SKKN Phân loại và phương pháp giải bài tập đồ thị trong môn Hoá Học Trường THPT Thạch Thành 1 GV Trịnh Thị Thu 1 MỤC LỤC Nội dung Trang I MỞ ĐẦU 1 1 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1 1 2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 1 1 3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1 1 4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1 II NỘI DUNG 2 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN 2 2 2 THỰC TRẠNG CỦA NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2 2 3 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ 2 Loại 1 Khí CO2 tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 (hoặc Ca(OH)2) 3 Loại 2 Khí CO2 tác dụng với hỗn hợp NaOH (hoặc KOH) và Ba(OH[.]
Trang 1MỤC LỤC
Nội dung Trang
II: NỘI DUNG
Loại 1 : Khí CO2 tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 (hoặc Ca(OH)2) 3
Loại 2 : Khí CO2 tác dụng với hỗn hợp NaOH (hoặc KOH) và Ba(OH)2
(hoặc Ca(OH)2)
5 Loại 3 : Dung dịch kiềm (OH) tác dụng với dung dịch muối kẽm
(Zn2+)
7
Loại 4 : Dung dịch kiềm (OH) tác dụng với dung dịch muối nhôm
(Al3+)
9
Loại 5 : Dung dịch kiềm (OH) tác dụng với dung dịch hỗn hợp axit
(H+) và muối nhôm (Al3+)
12
Loại 6 : Dung dịch kiềm (OH) tác dụng với dung dịch hỗn hợp muối
Fe3+ và Al3+
14 Loại 7 : Dung dịch axit HCl (H+) tác dụng với dung dịch muối NaAlO2
(AlO2)
15
Loại 8 : Dung dịch axit (H+) tác dụng với hỗn hợp NaOH và NaAlO2 17
3.1 KẾT LUẬN
3.2 KIẾN NGHỊ
Trang 2I MỞ ĐẦU
1.1 Lý do chọn đề tài.
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
sinh 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
Dạng bài tập về đồ thị tuy là vấn đề khụng mới đó xuất hiện từ lõu nhưng hiện
nay cỏc tài liệu tham khảo cũn hạn chế, bài tập sỏch giỏo khoa chưa đề cập đến vấn
đề này
Đề thi trung học phổ thụng quốc gia mấy năm gần đõy luụn đề cập đến dạng bài
tập đồ thị, khi tiếp cận với dạng bài tập này , giỏo viờn và học sinh cũn nhiều lỳng
tỳng vỡ vậy để giải quyết vấn đề trờn tụi mạnh dạn đưa ra đề tài:
1.2 Mục đớch nghiờn cứu
Để giỏo viờn và học sinh cú cỏi nhỡn tổng quan về cỏc dạng bài tập đồ thị và
phương phỏp giải Trong đề tài này tụi tập chung đưa ra cỏc dạng bài tập và hướng
giải của từng dạng
1.3 Đối tượng nghiờn cứu
Dạng bài tập đồ thị hiện nay tập trung ở cỏc dạng bài tập tạo kết tủa sau đú kết tủa
tan dần vỡ vậy đề tài này tụi tập trung khai thỏc cỏc dạng bài tập này
1.4 Phương phỏp nghiờn cứu
Trong quỏ trỡnh học tập, giảng dạy tụi tập trung giải quyết cỏc vấn đề sau:
- Nghiờn cứu kĩ lý thuyết trong sỏch giỏo khoa
- Tỡm hiểu khả năng tiếp thu của học sinh trường THPT Thạch Thành 1 để cú
những cỏch trỡnh bày thật dễ hiểu, phự hợp với từng đối tượng học sinh
Trang 3- Thu thập ý kiến phản hồi từ học sinh và đồng nghiệp, rỳt kinh nghiệm sữa chữa,
bổ sung, hoàn thiện hơn
2.1 CƠ SỞ LÍ LUẬN
Trong hoá học, một số dạng bài tập được giải dựa trên cơ sở nội dung của phương
pháp này Đó là trường hợp mà trong thí nghiệm hoá học có hai quá trình lượng kết
tủa tăng dần, sau đó giảm dần đến hết khi lượng chất phản ứng có dư Có thể vận
dụng phương pháp này trong hoá học ở các trường hợp chủ yếu sau:
- Khớ CO2 tỏc dụng với dung dịch Ba(OH)2 (hoặc Ca(OH)2)
-Khớ CO2 tỏc dụng với hỗn hợp NaOH (hoặc KOH) và Ba(OH)2 (hoặc Ca(OH)2)
-Dung dịch kiềm (OH) tỏc dụng với dung dịch muối kẽm (Zn2+)
-Dung dịch kiềm (OH) tỏc dụng với dung dịch muối nhụm (Al3+)
-Dung dịch kiềm (OH) tỏc dụng với dung dịch hỗn hợp axit (H+) và muối nhụm
(Al3+)
-Dung dịch kiềm (OH) tỏc dụng với dung dịch hỗn hợp muối Fe3+ và Al3+
-Dung dịch axit HCl (H+) tỏc dụng với dung dịch muối NaAlO2 (AlO2)
-Dung dịch axit (H+) tỏc dụng với hỗn hợp NaOH và NaAlO2
Bài tập đồ thị là một vấn đề khụng mới tuy nhiờn gõy khỏ nhiều lỳng tỳng cho học
sinh và giỏo viờn đặc biệt là trường THPT Thạch Thành 1 Qua khảo sỏt thực tế và
nghiờn cứu cỏch thức thi THPT quốc gia hiện nay tụi mạnh dạn đưa ra đề tài này
2.3 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ
Loại 1 : Khớ CO 2 tỏc dụng với dung dịch Ba(OH) 2 (hoặc Ca(OH) 2 )
Sơ đồ phản ứng: CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 , Ba(HCO3)2
Cỏc khỏi niệm: (chất thờm vào) ; (chất đầu) (sản phẩm)
Cỏc phương trỡnh phản ứng cú thể xảy ra
Tuỳ theo tỉ lệ số mol cỏc chất, ta thu được cỏc sản phẩm khỏc nhau
CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (1) (đồ thị đồng
biến- nửa trỏi)
Nếu dư CO2: BaCO3 + CO2 + H2O Ba(HCO3)2 (tan) (a) (đồ thị
nghịch biến- nửa phải)
hoặc: 2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2 (2)
Vẽ đồ thị: Số liệu cỏc chất thường tớnh theo đơn vị mol.
Trang 4+ Trục tung biểu diễn số mol chất sản phẩm tạo thành
+ Trục hoành biểu diễn số mol chất thêm vào
Dựng đồ thị dựa theo trục dự đoán sản phẩm theo tỉ lệ số mol các chất
Giải thích đồ thị: Dựa theo trật tự phản ứng trong dung dịch (phản ứng (1) và
(a))
Tính lượng kết tủa cực đại theo phương trình phản ứng (1).
Dự đoán điều kiện có kết tủa, không có kết tủa theo phương trình phản ứng
(2).
Tính số mol các sản phẩm:
Cách 1: Tính tuần tự dựa theo trật tự phản ứng trong dung dịch (phản ứng
(1) và (a))
Cách 2: Dự đoán sản phẩm trong dung dịch theo tỉ lệ số mol 2
2
CO Ba(OH)
n n
Tính theo các phương trình phản ứng tạo sản phẩm (phản ứng (1)
và (2))
Biểu thức tinh nhanh số mol BaCO 3(hoặc CaCO3)
Nửa trái đồ thị: Dư Ba(OH)2, chỉ xảy ra phản ứng (1),
2
BaCO
Nửa phải đồ thị: Dư CO2, xảy ra đồng thời (1) và (2), 2 2
BaCO
Gọi số mol BaCO3 và Ba(HCO3)2 lần lượt là x và y
Ta có: x + y = số mol Ba(OH)2 (*) Giải hệ phương trình: Nhân (*) với
2, trừ (**)
x + 2y = số mol CO2 (**) x =
BaCO
Đồ thị (BaCO3- CO2) (hai nửa đối xứng)
(dư Ba(OH) 2 ) ( dư CO 2) (dư CO 2)
Sản phẩm: 1 muối BaCO3 ; 2 muối BaCO3 ; CO2dư
a mol
0,5a
0
n CO 2
a 1 a a 2 2a mol
n BaCO 3
n BaCO 3 max
Trang 5Ba(OH)2dư ; và Ba(HCO3)2 ; 1 muối
Ba(HCO3)2
Phản ứng xảy ra: (1) ; (1) và (2) ; (2)
Số mol các chất: Nửa trái: ; Nửa phải: ;
2
BaCO
BaCO
Hình *: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của số mol BaCO3 thu được vào số mol
CO2 (b mol) phản ứng với dung dịch chứa a mol Ba(OH)2
Ví dụ 1: Sục từ từ khí CO2đến dư vào dung dịch Ba(OH)2, kết quả thí nghiệm được
thể hiện trên đồ thị sau:
Giá trị của a và x trong đồ thị trên lần lượt là
A 2 và 4 B 1,8 và 3,6 C 1,6 và 3,2 D 1,7 và 3,4.
Giải: Tam giác cân, cạnh đáy bằng: 2a = x
Hai tam giác vuông cân hai cạnh góc vuông bằng a, góc bằng 45o
Tam giác vuông cân nhỏ đồng dạng, cạnh góc vuông bằng: 0,5a = x - 3
Ta có hệ phương trình: 2a = x
0,5a = x - 3 a = 2 ; x = 4
Ví dụ 2: Sục từ từ khí CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 cho đến khi phản ứng kết thúc
Kết quả thí nghiệm được thể hiện trên đồ thị sau:
Giá trị của x trong đồ thị trên là
A 0,2 B 0,3 C 0,4 D 0,5.
Giải: Kéo dài một nhánh của đồ thị cắt trục hoành, ta được dạng cơ bản ban đầu
Trang 6x = 1,8 - 1,5 = 0,3
Loại 2 : Khí CO 2 tác dụng với hỗn hợp NaOH (hoặc KOH) và Ba(OH) 2 (hoặc
Ca(OH) 2 )
Các phương trình phản ứng xảy ra:
CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (đoạn (I), đồ thị đồng
biến- nửa trái)
CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O
dư CO2: Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3
phương trình chung:
CO2 + NaOH NaHCO3 (đoạn (II), kết tủa không đổi -
đoạn nằm ngang)
dư CO2: BaCO3 + CO2 + H2O Ba(HCO3)2 (tan) (đoạn (III), (đồ thị nghịch
biến- nửa phải)
Ví dụ 1: Sục từ từ khí CO2đến dư vào dung dịch X (chứa m (gam) NaOH và a mol
Ca(OH)2) Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau:
Giá trị của m và a lần lượt là:
A 48 và 1,2 B 36 và 1,2 C 48 và 0,8 D 36 và 0,8.
Giải: Các phương trình phản ứng xảy ra (giải thích trên đồ thị):
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (đoạn (I), đồ thị đồng
biến- nửa trái)
CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O
Trang 7dư CO2: Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3
phương trình chung:
CO2 + NaOH NaHCO3 (đoạn (II), kết tủa không đổi -
đoạn nằm ngang)
dư CO2: CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 (tan) (đoạn (III), (đồ thị nghịch
biến- nửa phải)
Theo đồ thị đoạn (II): Số mol CO2 = số mol NaOH = 1,2 mol m = 401,2 =
48 gam
Theo đồ thị, trên trục hoành, số mol CO2 = a + 1,2 + a = 2,8 a = 0,8 mol
Ví dụ 2: Sục từ từ khí CO2 vào dung dịch hỗn hợp gồm KOH và Ca(OH)2, ta có
kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau (số liệu các chất tính theo đơn vị
mol):
Giá trị của x là
A 0,10 B 0,12 C 0,11 D 0,13
Giải: Đọc trên đồ thị x = 0,50 - 0,40 = 0,10 mol
Trang 8Loại 3 : Dung dịch kiềm (OH ) tác dụng với dung dịch muối kẽm (Zn 2+ )
Dung dịch kiềm (KOH, NaOH…) tác dụng với dung dịch muối kẽm (ZnSO4 ,
Zn(NO3)2)
Các phương trình phản ứng xảy ra:
2KOH + ZnSO4 Zn(OH)2 + K2SO4 (1) (đoạn (I), đồ thị đồng
biến- nửa trái)
Nếu dư kiềm:
Zn(OH)2 + 2KOH K2ZnO2 + 2H2O (a) (đoạn (II), đồ thị
nghịch biến- nửa phải)
hoặc: 4KOH + ZnSO4 K2ZnO2 + 2H2O (2)
Đồ thị (Zn(OH)2 - NaOH) (hai nửa đối xứng)
(dư Zn 2+ ) ( dư OH ) (dư OH )
Sản phẩm: Zn(OH)2 ; Zn(OH)2 ; OH dư
và Zn2+ dư ; và ZnO2 ; và ZnO2
Phản ứng xảy ra: (1) ; (1) và (2) ; (2)
a
nZn(OH)
2
nNaOH
0
a1 2a a2 4a
x
nZn(OH)
2 max
Trang 9Số mol các chất: Nửa trái: ; Nửa phải: ; (
2
OH Zn(OH)
n n
2
2
Zn(OH)
n
2
)
2
Hình *: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của số mol Zn(OH)2 thu được vào số mol
NaOH phản ứng với dung dịch chứa a mol ZnSO4
Biểu thức tinh nhanh số mol Zn(OH) 2
Nửa trái đồ thị (đồng biến): Dư Zn2+, chỉ xảy ra phản ứng (1),
2
OH Zn(OH)
n n
2
Nửa phải đồ thị (nghịch biến): Dư OH, xảy ra đồng thời (1) và (2),
2 2
Zn(OH)
n
2
Gọi số mol Zn(OH)2 và ZnO2 lần lượt là x và y
Ta có: x + y = số mol Zn2+ (*)
2x + 4y = số mol OH (**)
Giải hệ phương trình: Nhân (*) với 4, trừ (**) x = 2
2
Zn(OH)
n
2
Ví dụ 1: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch KOH vào dung dịch chứa ZnSO4 , kết quả
thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau (số liệu các chất tính theo đơn vị mol):
Giá trị của x là:
Giải: Số mol ZnSO4 = số mol Zn(OH)2 max = x mol
Trang 10- Nửa trái (I) của đồ thị: a = = mol.
2
OH Zn(OH)
n n
2
2
Zn(OH)
n
2
2
mol
Ví dụ 2: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch KOH vào dung dịch chứa ZnSO4 , kết quả
thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau (số liệu các chất tính theo đơn vị mol):
Tỉ lệ x : y là:
A 10 : 13 B 11 : 13 C 12 : 15 D 11 : 14.
Giải: Số mol Zn2+ = số mol Zn(OH)2 max = a = 0, 2= 0,1 mol
2
Nhận xét: Vì nghịch biến, nửa phải của đồ thị: 2 , thay số, tìm
2
Zn(OH)
n
2
x và y
(*) 0, 09 4 0,1- x x = 0,22 mol; và (**) y = 0,28 mol
2
2
Loại 4 : Dung dịch kiềm (OH ) tác dụng với dung dịch muối nhôm (Al 3+ )
Các phương trình phản ứng xảy ra:
3NaOH + AlCl3 Al(OH)3 + 3NaCl (1) (đoạn (I), đồ thị đồng
biến- nửa trái)
Nếu dư NaOH:
NaOH + Al(OH)3 NaAlO2 + 2H2O (a) (đoạn (II), đồ thị
nghịch biến-nửa phải)
hoặc: 4NaOH + AlCl3 NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O (2)
Đồ thị (Al(OH)3- NaOH) (hai nửa không đối xứng)
Trang 11
(dư AlCl 3 ) ( dư NaOH) (dư NaOH)
Sản phẩm: Al(OH)3 Al(OH)3; Al(OH)3; NaAlO2 ;
NaOHdư
AlCl3 dư ; ; NaAlO2
NaAlO2
Phản ứng xảy ra (1) ; (1) ; (1) và (2); (2) (2)
Số mol các chất (tính nhanh): Nửa trái: ; Nửa phải:
3
NaOH Al(OH)
n n
3
3
Al(OH)
Hình *: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của số mol Al(OH)3 thu được vào số mol
NaOH phản ứng với dung dịch muối chứa a mol AlCl3.
Biểu thức tinh nhanh số mol Al(OH) 3
Nửa trái đồ thị: Dư Al3+, chỉ xảy ra phản ứng (1),
3
OH Al(OH)
n n
3
Nửa phải đồ thị: Dư OH, xảy ra đồng thời (1) và (2), 3
3
Gọi số mol Al(OH)3 và AlO2 lần lượt là x và y
Ta có: x + y = số mol Al3+ (*)
3x + 4y = số mol OH (**)
Giải hệ phương trình: Nhân (*) với 4, trừ (**) x = 3
3
Ví dụ 1: Nhỏ từ từ dung dịch KOH vào dung dịch AlCl3 Kết quả thí nghiệm được
biểu diễn trên đồ thị sau:
Giá trị của x trong đồ thị trên là
a
0,5a
0
nNaOH
a 1 3a a 2 4a
n Al(OH)
3 max
45 o
Trang 12Giải: Tính nhanh Số mol Al(OH)3 max = số mol AlCl3 = 0,8 mol
- Nửa trái đồ thị (I): , thay số số mol Al(OH)3 = 0,6 : 3 = 0,2
3
NaOH Al(OH)
n n
3
mol
- Nửa phải đồ thị (II) , thay số nNaOH = 4.0,8 - 0,2 = 3,0
3
Al(OH)
mol
Ví dụ 2: Cho từ từ dung dịch hỗn hợp KOH và Ba(OH)2 vào dung dịch AlCl3 Kết
quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau:
Biểu thức liên hệ giữa x và y trong đồ thị trên là
A (x + 3y) = 1,26 B (x + 3y) = 1,68
C (x - 3y) = 1,68 D (x - 3y) = 1,26.
Giải: Gọi số mol kết tủa Al(OH)3 là a Số mol Al(OH)3 max = 0,42 : 3 = 0,14
mol
Trang 13- Nửa trái đồ thị (I): , thay số số mol Al(OH)3 = a =
3
OH Al(OH)
n n
3
3
- Nửa phải đồ thị (II) 3 , thay số a = 4.0,14 - y
3
Ta có: = 4.0,14 - y x + 3y = 1,68.x
3
Loại 5 : Dung dịch kiềm (OH ) tác dụng với dung dịch hỗn hợp axit (H + ) và
muối nhôm (Al 3+ )
Các phương trình phản ứng xảy ra:
NaOH + HCl NaCl + H2O (*) (đoạn (I), không có kết tủa,
đoạn nằm ngang)
3NaOH + AlCl3 Al(OH)3 + 3NaCl (1) (đoạn (II), đồ thị đồng biến-
nửa trái)
Nếu dư NaOH:
NaOH + Al(OH)3 NaAlO2 + 2H2O (a) (đoạn (III), đồ thị nghịch
biến- nửa phải)
hoặc: 4NaOH + AlCl3 NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O (2)
Nhận xét dạng đồ thị: Đồ thị tịnh tiến sang phía phải
Ví dụ 1: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol
HCl và b mol AlCl3, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau:
Tỉ lệ a : b là
Giải:
- (I), số mol HCl: a = 0,8 mol
-(II), số mol Al(OH)3 = 0,4 mol
Trang 14
- Nửa phải đồ thị (III), số mol NaOH(III) = 2,8 - 0,8 = 2,0 mol.
Áp dụng: 3 , thay số 0,4 = 4b - 2 , b = 0,6 mol
3
a : b = 0,8 : 0,6 = 4 : 3
Ví dụ 2: (Lương Thế Vinh-Quảng Bình-2016)- Câu 46: Cho từ từ đến dư dung
dịch NaOH 0,1M vào 300 ml dung dịch hổn hợp gồm H2SO4 a mol/lít và Al2(SO4)3
b mol/lít Đồ thị dưới đây mô tả sự phụ thuộc của số mol kết tủa Al(OH)3 vào số
mol NaOH đã dùng
Tỉ số gần giá a trị nào nhất sau đây ?
b
Giải: Số mol H+ = 0,6a , số mol Al(OH)3 max = số mol Al3+ = 0,6b
Số mol OH (I) = số mol H+ = 0,6a
Số mol OH (II) = 2,4b - 0,6a
Số mol OH (III) = 1,4a - 0,6a = 0,8a
- Nửa trái đồ thị (II): , thay số số mol Al(OH)3 = y =
3
OH Al(OH)
n
3
3
= 0,8b - 0,2a
- Nửa phải đồ thị (III): 3 , thay y = 0,8b - 0,2a
3
0,8b - 0,2a = 4.0,6b - 0,8a 0,6a = 1,6b , = 2,66 2,7.a
b
Loại 6 : Dung dịch kiềm (OH ) tác dụng với dung dịch hỗn hợp muối Fe 3+ và
Al 3+
Trang 15Các phương trình phản ứng xảy ra:
3OH + Fe3+ Fe(OH)3 (*) (đoạn (I), đồ thị đồng
biến- nửa trái)
3OH + Al3+ Al(OH)3 (1) (đoạn (II), đồ thị đồng
biến- nửa trái)
Nếu dư OH:
OH + Al(OH)3 AlO2 + 2H2O (a) (đoạn (III), đồ thị nghịch
biến- nửa phải)
hoặc: OH + Al3+ AlO2 + 2H2O (2)
dư OH, Al(OH)3 hòa tan hết, còn lại Fe(OH)3 (đoạn (IV), kết tủa không đổi,
đoạn nằm ngang)
Ví dụ 1: (Cà Mau-2016)Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch hỗn
hợp gồm a mol FeCl3 và b mol AlCl3, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị
sau (số liệu các chất tính theo đơn vị mol):
Tỉ lệ a : b là
A 1 : 1 B 1 : 2 C 1 : 3 D 2 : 3
Giải: Nhận xét: Nửa trái đồ thị, tỉ lệ số mol kết tủa và số mol NaOH là 1 : 3
- (I), số mol Fe(OH)3 = 0,15= 0,05 mol
3
- (I), (II), tổng số mol kết tủa: (a + b) = 0,15 b = 0,10 mol
Ví dụ 2: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol
FeCl3 và b mol AlCl3, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau (số liệu các
chất tính theo đơn vị mol):