(SKKN 2022) Nâng cao chất lượng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi môn Hóa học lớp 9 qua giảng dạy chuyên đề sử dụng các phương pháp giải bài tập hóa học để giải bài tập về hỗn hợp

Tham gia dạy bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 9 của huyện tham dự kỳ thi HSG cấptỉnh đã nhiều năm, để đạt được kết quả cao bản thân tôi đã phải tích cực nghiên cứu, tìmtòi tự tích lũy cho mìn

1 PHẦN MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài:

Nâng cao chất lượng công tác dạy và học, đặc biệt là công tác bồi dưỡng học sinhgiỏi (HSG) các môn văn hóa luôn là mối quan tâm, nhiệm vụ được đặt lên hàng đầutrong các nhà trường Kết quả đạt được của công tác bồi dưỡng HSG khẳng định chấtlượng của công tác dạy và học trong nhà trường Kết quả công tác bồi dưỡng HSG lớp 9cấp tỉnh khẳng định chất lượng công tác dạy và học của các phòng GD&ĐT huyện,thành phố, là niềm tự hào của đội ngũ giáo viên (GV) đang tham gia vào công tác bồidưỡng HSG cấp tỉnh

Để đạt được kết quả cao trong công tác bồi dưỡng HSG, đòi hỏi phải có sự vàocuộc của nhiều của nhiều lực lượng trong xã hội, sự quan tâm chỉ đạo của lãnh đạongành, sự nhiệt tình, tâm huyết dạy học của đội ngũ GV bồi dưỡng, sự phối hợp có hiệuquả của các bậc phụ huynh HS, đặc biệt là sự yêu thích và ham mê học tập của các emhọc sinh (HS)

Cũng giống như Toán, Vật lý, Hóa học là một môn học thuộc khối khoa học tựnhiên, đòi hỏi ở người học khả năng phân tích, tư duy, sáng tạo khá cao Có rất nhiều em

HS học toán rất giỏi nhưng lại cảm thấy khó khăn khi giải quyết các bài tập hóa học(BTHH) dù đó là những bài tập (BT) rất đơn giản Cũng có rất nhiều em HS trong độituyển bồi dưỡng học sinh giỏi môn Hóa học lớp 9 ra rất lúng túng khi gặp những bài tậphóa nâng cao, bài tập về hỗn hợp nhiều chất Vì sao lại như vậy? Vì các em chưa biếtđược cách học tập hóa học như thế nào là có hiệu quả Bài tập hóa học được phân chiathành nhiều dạng, mỗi dạng có một cách giải khác nhau Vì thế nếu HS chỉ nắm đượckiến thức cơ bản, phương pháp giải bài tập cơ bản mà không nắm được phương phápgiải riêng áp dụng cho từng BT cụ thể thì sẽ có rất nhiều BT HS không thể giải quyếtđược

Vậy làm thế nào để có thể học tốt môn Hóa học? Có thể nói hầu hết các bài toánhóa học đều được phân vào một số dạng nào đó Những bài tập phức tạp thực ra chỉ là

sự tổng hợp của nhiều bài toán riêng rẽ Nếu nắm được cách giải các dạng BT riêng rẽthì HS dễ dàng giải quyết các BT từ đơn giản đến phức tạp

Tham gia dạy bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 9 của huyện tham dự kỳ thi HSG cấptỉnh đã nhiều năm, để đạt được kết quả cao bản thân tôi đã phải tích cực nghiên cứu, tìmtòi tự tích lũy cho mình các kiến thức bộ môn phục vụ tốt nhất cho việc giảng dạy.Trong quá trình tìm tòi ấy, tôi thấy rằng với rất nhiều các BTHH về hỗn hợp, khi giải đòihỏi người học phải nắm vững và sử dụng thành thạo những phương pháp giải riêng, phùhợp đối với từng bài tập Tuy nhiên khi tìm hiểu thực tế về việc giải các BT dạng nàycủa các em HS trong đội tuyển HSG môn Hóa học 9, tôi nhận thấy đa số các em tỏ ra rấtlúng túng Hầu hết các em không xác định được cách giải Một số ít em giải được song

dài dòng và sử dụng phương pháp giải không phù hợp Điều này đã làm giảm đi sự ham

mê, yêu thích của các em đối với môn học bồi dưỡng

Bản thân tôi, người GV đang trực tiếp giảng dạy bồi dưỡng HSG môn Hoá họccấp THCS phải trăn trở, suy nghĩ Làm thế nào để có thể giúp các em nhận dạng bàitập và sử dụng phương pháp giải phù hợp để giải quyết tốt các bài tập trong quá trìnhhọc tập môn Hóa học, tạo cho các em hứng thú và niềm yêu thích mãnh liệt vào mônhọc?

Với lí do trên, cùng với sự ham học hỏi, muốn có cơ hội tích lũy thêm kiến thức,

kinh nghiệm cho bản thân đã thôi thúc tôi chọn đề tài “Nâng cao chất lượng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi môn Hóa học lớp 9 qua giảng dạy chuyên đề sử dụng các phương pháp giải bài tập hóa học để giải bài tập về hỗn hợp” làm sáng kiến kinh

nghiệm của mình, với mong muốn góp phần thiết thực vào việc dạy và học bồi dưỡngmôn Hóa học lớp 9, qua đó nâng cao chất lượng công tác bồi dưỡng HSG môn Hóa họccấp trung học cơ sở (THCS)

1.2 Điểm mới của đề tài:

Qua tìm hiểu nhiều tài liệu, sách tham khảo môn Hóa học trên thị trường, trên cáctrang mạng, tôi thấy rằng các tài liệu, sách tham khảo môn Hóa học có khá nhiều Tuynhiên, các tài liệu, sách tham khảo ấy đề cập đến các phương pháp giải BTHH còn rất ít,rời rạc, chắp vá, chưa tổng hợp một cách đầy đủ, rõ ràng cho người học; cách nêu vấn

đề, hướng dẫn giải bài tập khá phức tạp; đa số các BTHH được giải bằng kiến thức ở cấptrung học phổ thông (THPT), không phù hợp với cấp THCS mà các em đang học

Vì thế khi học sinh khi tìm đọc các tài liệu, sách tham khảo nói trên thì dù là họcsinh khá, giỏi các em cũng khó mà tiếp nhận cách giải các bài tập hóa học ấy một cáchđược đầy đủ, trọn vẹn, chắc chắn, do đó cũng khó khăn trong việc vận dụng giải quyếtcác bài tập khó hơn

Như vậy, thực sự chưa có tài liệu tham khảo nào trên thị trường hướng dẫn chogiáo viên, học sinh cấp THCS những phương pháp giải BTHH thường được sử dụng khigiải BTHH về hỗn hợp, có thể giúp GV và HS cấp THCS trong việc dạy và học bồidưỡng HSG, đặc biệt là giúp cho các em HS khá giỏi có thể tự nghiên cứu và nắm bắtkiến thức

quả Với cách trình bày rõ ràng, dễ hiểu đề tài là một tài liệu giúp các HS khá giỏi có thể

tự nghiên cứu, tự học để nắm được kiến thức và vận dụng tốt trong quá trình học tập

Đề tài là một tài liệu bổ ích, áp dụng lâu dài và rộng rãi trong dạy và học môn Hóahọc, bồi dưỡng học sinh giỏi môn Hóa học lớp 9, góp phần nâng cao chất lượng công tácbồi dưỡng HSG môn Hóa học cấp THCS Là tiền đề để các em có thể tiếp cận nhanh cácphương pháp giải BTHH mới ở cấp trung học phổ thông (THPT)



-2 PHẦN NỘI DUNG

2.1 Thực trạng trước khi thực hiện các giải pháp của đề tài

Kết quả khảo sát chất lượng học sinh lớp bồi dưỡng HSG Hoá học 9 của huyện

tham gia thi HSG lớp 9 cấp tỉnh năm học 2020 - 2021, trước khi học chuyên đề “Sử dụng các phương pháp giải bài tập hóa học để giải bài tập về hỗn hợp”.

2.1.2 Tình hình trước khi thực hiện các giải pháp của đề tài.

Qua kết quả khảo sát chất lượng và thực tế giảng dạy lớp bồi dưỡng HSG Hoá 9năm học 2020 - 2021, tôi thấy việc giải các bài tập hoá học về hợp chất của các em HScòn có nhiều hạn chế sau:

- Đa số HS chỉ giải được các BTHH về hợp chất đơn giản, đã xác định rõ phản ứng xảy

ra, biết được thành phần các chất có trong hỗn hợp

- Đa số học sinh chỉ biết giải BTHH bằng cách viết PTHH, tính toán theo PTHH nên khigặp những bài tập về hỗn hợp, các BT không xác định rõ phản ứng xảy ra thì học sinh tỏ

ra lúng túng, không giải được Các em không biết sử dụng các phương pháp giải BTHHkhác để làm BT

- Đa số học sinh chưa được trang bị đầy đủ các kiến thức về các phương pháp giảiBTHH thường được sử dụng trong việc giải BTHH Vì thế khi giải nhiều bài tập đòi hỏiphải sử dụng phương pháp phù hợp thì các em HS tỏ ra lúng túng, không xác định đượccách làm, kết quả không giải được bài tập, kết quả làm bài đạt kết quả thấp, từ đó làmgiảm sút niềm yêu thích, sự hứng thú của học sinh khi học tập bộ môn Hóa học

2.1.3 Nguyên nhân dẫn đến tình hình trên:

Qua quá trình nghiên cứu, tìm hiểu cho thấy việc giải các BTHH của HS còn cónhiều bất cập do các nguyên nhân sau:

* Về giáo viên:

- Trong quá trình dạy học, giáo viên chỉ mới dừng lại ở kiến thức cơ bản sách giáo khoa,chưa chú trọng đào sâu, mở rộng kiến thức cho HS

- Thời gian tham gia giảng dạy bồi dưỡng HSG của giáo viên ở các trường còn ít,khoảng từ 1 đến 2 buổi/ tuần Do đó giáo viên ít có điều kiện để hướng dẫn học sinh tiếpcận với những BTHH phức tạp, BTHH về hỗn hợp.

- Trong quá trình giảng dạy, giáo viên ít đề cập hoặc không đề cập đến các phương phápgiải BTHH, giáo viên chưa tiến hành phân loại và hướng dẫn học sinh giải các dạng bàitập thường gặp Đó cũng là nguyên nhân chính dẫn đến việc đa số học sinh không biết

sử dụng phương pháp giải phù hợp đối với từng bài tập

* Về học sinh:

- Đa số HS học tập môn hoá học theo phương pháp áp đặt như các bộ môn học thuộclòng khác, do đó các em không có sự sáng tạo, không hiểu rõ bản chất của vấn đề nên dễquên, lúng túng khi vận dụng kiến thức vào việc giải BTHH Việc học tập của các emchỉ mới dừng lại ở việc học tập theo sự hướng dẫn của giáo viên giảng dạy, chưa chịukhó tìm tòi, nghiên cứu tài liệu

- Nguồn tài liệu, sách tham khảo đề cập các phương pháp giải BTHH còn ít, cách trìnhbày khó hiểu, thường hướng dẫn giải theo cấp THPT, các em không thể tự mình nghiêncứu và học tập Vì thế khi gặp những BTHH khó, BTHH về hỗn hợp phức tạp bằng kiếnthức đã có, các em khó có thể giải quyết bài tập một cách trọn vẹn, chắc chắn

2.2 Các giải pháp

Từ tình hình thực tế trên và thực trạng giảng dạy bồi dưỡng môn Hoá học lớp 9 ởcấp THCS Qua quá trình nghiên cứu, phân tích và bằng kinh nghiệm giảng dạy bồi

dưỡng nhiều năm của bản thân, tôi đã thực hiện chuyên đề “Sử dụng các phương pháp

giải bài tập hóa học để giải bài tập về hỗn hợp” trong quá trình dạy bồi dưỡng Trong

giới hạn của đề tài, tôi trình bày 4 phương pháp giải BTHH thường gặp, có tác dụnggiúp HS giải được rất nhiều các bài tập về hỗn hợp cho kết quả nhanh, chính xác

Với mỗi phương pháp giải BTHH có hệ thống các kiến thức về lý thuyết, bài tậpmẫu được phân tích, hướng dẫn chi tiết, rõ ràng, các bài tập để HS vận dụng sau khi họctập sẽ giúp các em HS nắm chắc các phương pháp giải BTHH

2.2.1 Giải pháp 1: Phương pháp sử dụng các định luật bảo toàn

1 Định luật bảo toàn nguyên tố:

* Nội dung định luật: “Trong các phản ứng hoá học, các nguyên tố luôn luôn

được bảo toàn”

Nghĩa là: Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố A trước phản ứng hoá họcluôn bằng tổng số mol của nguyên tố A đó sau phản ứng (pư)

* Ứng dụng của định luật:

giả sử có pư: A + B C+ D

Nếu A, B, C, D có chứa nguyên tố oxi thì theo định luật BTNT ta có:

) ( ) ( ) ( )

Tương tự với các nguyên tố khác

Vd 1: hhA gồm a mol FeO , b mol Fe2O3 bị khử bởi khí CO cho hh rắn B gồm x mol Fe,

y mol FeO dư, z mol Fe2O3 dư, t mol Fe3O4

Ta có: n Fe(trongA) n Fe(trongB)a + 2b = x + y + 2z + 3t

Vd 2: Để m g phoi bào sắt A trong không khí, sau một thời gian biến thành hh B gồm Fe,

và các oxit FeO, Fe2O3, Fe3O4 Cho B tác dụng vừa đủ với dd HNO3 thu được khí NOduy nhất và dd C

Ta có: n Fe(A) n Fe(hhB) n Fe(Fe(NO3)3)

) ( ) ( ( ) (HNO3 N Fe NO3 3 N NO

) ( ) (HNO3 H H2O

2 Định luật bảo toàn khối lượng

* Nội dung định luật: “ Trong một phản ứng hoá học, tổng khối lượng của các

chất tham gia pư bằng tổng khối lượng của các chất tạo thành sau pư”.

* Ứng dụng của định luật: giả sử có pư: A + B C+ D

+ 16 18

6 , 3

3 Phân loại và hướng dẫn giải một số bài tập mẫu:

a Bài tập áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố:

Bài 1: Đốt cháy m g hh các khí CH4 , C 3 H 6 , C 2 H 2 thu được 11,88 g CO 2 và 6,48 g

H 2 O Xác định m?.

Phân tích:

- Tìm giá trị m là khối lượng của hỗn hợp các hi đrocacbon, chính là tìm tổng

mC + mH

- Sử dụng định luật bảo toàn các nguyên tố C, H để giải BT

Có thể viết PTHH hoặc sơ đồ phản ứng

Bài 2 : Cho 10,4 g hh bột Fe và Mg có tỉ lệ số mol là 1:2 hoà tan vừa hết trong

600 ml dd HNO 3 xM, thu được 3,36 lít hh 2 khí NO và N 2 O.Biết hh khí có tỉ khối so với không khí d = 1,195.Xác định trị số x?

Theo bài ra ta có sơ đồ pư:

Fe, Mg + HNO3 Fe(NO3)3 , Mg(NO3)2 +NO, N2O + H2O

= 1,5M

b Bài tập áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

Bài 3: Khử m g hh X gồm các oxit CuO, FeO, Fe2 O 3 , Fe 3 O 4 bằng khí CO ở nhiệt

độ cao, người ta thu được 40 g chất rắn Y và 13,2 g khí CO 2 Tính giá trị của m?

Phân tích:

- Để việc giải BT đơn giản nên dùng sơ đồ phản ứng

- Sử dụng định luật bảo toàn khối lượng để xác định giá trị m

44

2 , 13

= 0,3 (mol)

Ta có sơ đồ pư: hhX +CO  t o chất rắn Y +CO2

Mol: 0,3 0,3

Theo định luật BTKL: m hhX m CO m Y m CO2m = mhhX =40 +13,2 – 0,3.28 = 44,8 (g)

Bài 4: Khử hoàn toàn 4,06 g một oxit kim loại bằng CO ở nhiệt độ cao thành

kim loại Dẫn toàn bộ lượng khí sinh ra vào bình đựng dd Ca(OH) 2 dư thấy tạo thành

7 g kết tủa Nếu lấy toàn bộ lượng kim loại sinh ra hoà tan hết trong dd HCl dư thì thu được 1,176 lít khí H 2 (đktc) Xác định công thức oxit kim loại.

Phân tích:

- Muốn tìm công thức của oxit kim loại Mx O y cần xác định kim loại M Để xác định kim loại M, với số mol được tìm thông qua lượng khí H 2 thoát ra khi cho kim loại

M tác dụng với dd HCl, cần tìm khối lượng của kim loại.

- Để tìm khối lượng của kim loại M sử dụng định luật bảo toàn khối lượng đối với PTHH giữa M x O y với CO.

- Tìm mối quan hệ giữa M M và hóa trị n (của kim loại M), xác định M.

- Từ các dữ kiện trong bài xác định tỉ lệ n M : n O , xác định M x O y

Giải : n CaCO3 = 1007 = 0,07 (mol), n H2 = 122,176,4 0,0525 (mol)

Gọi công th ức oxit cần tìm là MxOy

Bài 5: Để mẩu Fe khối lượng 11,2 g sau một thời gian trong không khí ( giả sử

chỉ xãy ra pư oxi hoá tạo thành oxit) thì thu được hh A có khối lượng m 1 g.Hoà tan hoàn toàn A trong HNO 3 loãng dư thì sau pư thu được m 2 g muối và 0,896 lít NO(đktc) bay ra.xác định m 1 , m 2 ?

Phân tích:

- Viết sơ đồ phản ứng.

- Bảo toàn nguyên tố Fe, H

Giải: n Fe = 1156,2 = 0,2 (mol), n NO = 022,896,4 = 0,04 (mol)

Ta có sơ đồ pư:

Fe + O2  t o hh oxit A

Hh oxit A + HNO3  Fe(NO3)3+ NO+ H2O

Theo định luật BTNT Fe:

n Fe( ban đầu) = n Fe( trong hhA) = n Fe(Fe(NO3)3)n n Fe

3 )

3  Fe(NO )  



m = m hhA = 48,4+ 0,04 18 – 0,64 63 = 15,04 (g)

Bài 6: Nhiệt phân 19,8 g propan thì thu được hh khí X gồm C3 H 6 , CH 4 , C 2 H 2 , H 2 ,

C 3 H 8 dư Đốt cháy hoàn toàn hh X thì phải dùng V lít O 2 (đktc) và thu được m g

CO 2 Xác định m và V?

Giải: n C3H8 = 1944,8 = 0,45(mol)

Ta có các sơ đồ pư: C3H8  t o hhX ( C3H6, C2H4, H2, CH4, C3H8 dư)

hhX + O2  t o CO2+H2OTheo định luật BTNT C, H: n H(hhX) n H(H2O) n H(C3H8)  8n C3H8= 0,45.8 = 3,6 ( mol)

) (

+ Với BT giải dựa vào định luật BTNT:

Theo dữ kiện bài ra, nếu tiến hành giải theo phương pháp tính toán theo phươngtrình thông thường thì sẽ thiếu dữ kiện, không đi đến kết quả cần tìm.Vì thế với những

BT này ta không nên viết PTHH mà chỉ nên viết dưới dạng sơ đồ phản ứng Sau đó giảibằng cách bảo toàn một số nguyên tố trước và sau phản ứng

+ Với BT giải dựa vào định luật BTKL:

Ta đưa pư xảy ra trong BT về dạng: A + B   C + D

Trong đó A, B, C, D có thể là 1 chất hay hỗn hợp nhiều chất

Muốn xác định khối lượng của 1 chất chưa biết ( ví dụ chất D) ta sử dụng định luật

BTKL dựa vào 3 chất A, B, C đã biết khối lượng, cách xác định như sau:

mD = mA + mB - mC

Trường hợp chỉ biết khối lượng của 2 chất( ví dụ chất A, C), thì khối lượng của

chất B chưa biết sẽ được xác định thông qua chất C theo PTHH hoặc theo sơ đồ phảnứng

Vd: HhA ( Mg, Zn, Fe) + HCl hh muối khan + H2

Khối lượng của muối khan được tìm theo khối lượng của 3 chất HCl, hhA, H2,trong đó H2 , hh A đã biết, còn HCl chưa biết nhưng được xác định dựa vào H2 với

Bài 7: Cho 10,4 g hh bột Fe và Mg có tỉ lệ số mol là 1:2 hoà tan vừa hết trong 600

ml dd HNO3 xM, thu được 3,36 lít hh 2 khí NO và N2O.Biết hh khí có tỉ khối so vớikhông khí d = 1,195.Xác định trị số x?

Đáp án: x = C HNO3= 1,5M

Bài 8: Hoà tan vừa đủ 6 g hh A gồm 2 kim loại X, Y có hoá trị tương ứng là I, II

vào dd chứa 2 axit HNO3 và H2SO4 thì thu được 2,688 lít khí NO2, SO2 (đktc), nặng 5,88

g Cô cạn dd sau cùng thu được m g muối khan Tính m?

Đáp án: m = m hh muối khan = 14,12 (g)

Bài 9: Nhiệt phân 19,8 g propan thì thu được hh khí X gồm C3H6, CH4, C2H2, H2 ,

C3H8 dư Đốt cháy hoàn toàn hh X thì phải dùng V lít O2 (đktc) và thu được m g

CO2.Xác định m và V?

Đáp án: m =m CO2 = 1,35.44 = 59,4(g)

2 O

m = 72 (g)V O2 = 50,4 (l)

2.2.2 Giải pháp 2: Phương pháp sử dụng giá trị trung bình

1 Phương pháp khối lượng mol trung bình

Nội dung phương pháp:

Với: a1, a2 lần lượt là số mol của các chất M1, M2

M1, M2 lần lượt là khối lượng mol của các chất M1, M2

n n

Với: a1, a2, a3 lần lượt là số mol của các chất có trong hỗn hợp

M1, M2, M3, lần lượt là khối lượng mol của các chất có trong hỗn hợp

Ví dụ: Hỗn hợp B gồm 0,2 mol Fe ,0,15 mol Cu, 0,1 mol Al.

2 Phương pháp số nguyên tử Cacbon trung bình

Nội dung phương pháp:

a Hỗn hợp A gồm 2 chất hữu cơ X, Y:

Số nguyên tử cacbon trung bình:

Với: n1, n2 lần lượt là số nguyên tử Cacbon trong phân tử X, Y

a1, a2 lần lượt là số mol của X, Y

  Với: n1, n2, n3 nn lần lượt là số nguyên tử Cacbon trong phân tử các HCHC

a1, a2, a3 an lần lượt là số mol của các HCHC

Ví dụ: hỗn hợp B gồm 0,2 mol C2H6 ,0,15 mol C3H8, 0,02 mol C4H10

c Với các phản ứng đốt cháy hợp chất hữu cơ ( không tạo thành muối cacbonat):

Số nguyên tử cacbon trung bình: n tb = CO2

Ví dụ: Đốt cháy hoàn toàn hh X gồm 2 rượu no, đơn chức liên tiếp trong cùng dãy đồng

đẳng, sau phản ứng thu được 4,48 lít CO2 (ở đktc) và 4,95 g nước

Ngoài ra, có thể tính n tbtừ các PT toán học hoặc hệ PT toán học thiết lập được

3 Phân loại và hướng dẫn giải một số bài tập mẫu:

a Bài tập áp dụng phương pháp khối lượng mol trung bình

- Phương pháp thường sử dụng để giải các bài tập có sử dụng Mtb trong hóa vô cơ vàhóa hữu cơ

- Thay thế một số chất bằng chất trung bình trong tính toán giúp ta rút gọn còn ít PTphản ứng và tính toán dễ dàng, chứa ít ẩn số.

- Mặt khác, nếu bài toán cho ít dữ kiện, không đủ để thiết lập các phương trình toán học

để tìm yêu cầu bài ra thì ta có thể sử dụng phương pháp này để biện luận ra được kếtquả cần tìm

Lưu ý: Khi thay thế các chất nào đó bằng một chất trung bình thì:

+ Số mol của chất trung bình bằng tổng số mol các chất mà nó thay thế

+ Khối lượng chất trung bình chính bằng tổng khối lượng các chất mà nó thaythế

* Hóa vô cơ

Áp dụng cho trường hợp hỗn hợp gồm 2 hay nhiều kim loại liên tiếp trongcùng 1 nhóm, 2 hay nhiều kim loại có cùng hóa trị hoặc hợp chất có chứa 2 hay nhiềunguyên tố trong cùng nhóm hay có cùng hóa trị

Khi đó ta thay thế các kim loại hoặc các chất đó bằng một kim loại trung bìnhhoặc một chất trung bình, dựa vào giá trị trung bình và bất đẳng thức:

Mmin < Mtb < Mmax

Trong đó Mmin chính là khối lượng mol của chất có M nhỏ nhất, Mmax là khối lượng molcủa chất có M lớn nhất Từ đó, ta tìm được các kim loại hay nguyên tố trong cùng nhómthõa mãn điều kiện bài toán

Ngoài ra, phương pháp này còn sử dụng cho hỗn hợp khí hoặc kết hợp thêmmột số phương pháp khác nữa để giải toán hoặc nó được sử dụng ở một giai đoạn nhỏtrong quá trình giải toán

* Hóa hữu cơ

Áp dụng phương pháp này để biện luận xác định hợp chất có M nhỏ nhất trongdãy đồng đẳng hay trong hỗn hợp

Thay thế 1 hỗn hợp các chất trong dãy đồng đẳng bằng một chất trung bình.Như vậy, có rất nhiều bài tập hóa học, nếu giải theo PT thông thường thì số ẩnnhiều hơn số PT toán học thiết lập được, chính vì vậy ta không thể tìm được nghiệmhoặc nếu biện luận theo các ẩn thì mất rất nhiều thời gian và phức tạp Tuy nhiên nếu ta

áp dụng phương pháp Mtb thì việc giải quyết bài tập sẽ rất đơn giản và ngắn gọn hơnnhiều

Bài 1: hh X gồm 2 kim loại kiềm A, B nằm kế tiếp nhau Lấy 3 g X hòa tan

hoàn toàn vào nước thu được 2,24 lít H 2 (đktc).Biết M A <M B , xác định các kim loại A,B.

pư (ban đầu)

Bài 2: hh khí X gồm H2 và một anken có khả năng cộng HBr cho sản phẩm hữu cơ duy nhất, tỉ khối của X so với H 2 bằng 9,1 Đun nóng X có xúc tác Ni, sau khi pư xãy ra hoàn toàn, thu được hh khí Y không làm mất màu dd Br 2 , tỉ khối của Y so với H 2

bằng 13 Xác định CTPT, CTCT của an ken.

Hướng dẫn giải:

- Công thức chung của anken: CnH2n

- Dựa vào các giá trị

- Viết PTHH, theo định luật bảo toàn khối lượng  mX= mY  nY

- Theo PTHH, từ nX, nYn C H n 2n  M C H n 2nn CT anken

b Bài tập áp dụng phương pháp số nguyên tử cacbon trung bình

Phương pháp thường sử dụng để giải các bài tập xác định công thức phân tửcủa các chất hữu cơ trong hỗn hợp của chúng với các chất hữu cơ khác

Lưu ý: Khi thay thế các chất nào đó bằng một chất có số nguyên tử Cacbon trung bình

thì:

+ Số mol của chất trung bình bằng tổng số mol các chất mà nó thay thế

+ Khối lượng chất trung bình chính bằng tổng khối lượng các chất mà nó thaythế

* Hỗn hợp gồm các chất trong cùng dãy đồng đẳng

- Dùng hợp chất có số nguyên tử cacbon trung bình thay cho hỗn hợp các chấttrong cùng dãy đồng đẳng Công thức trung bình thay thế cho các chất chính là côngthức tổng quát của dãy đồng đẳng mà nó thay thế

Ankan: CnH2n+2( n ≥ 1)

Anken: CnH2n (n ≥ 2)

Ta luôn có nmin < ntb < n max, kết hợp với các dữ kiện khác của bài toán như cácchất liên tiếp trong dãy đồng đẳng, hay các chất cách nhau k nguyên tử C, ta có thể xácđịnh được n min, n max.

a1, a2 lần lượt là số mol của X, Y Nếu hỗn hợp các chất có cùng số nguyên tử Cacbon nhưng khác nhau sốnguyên tử Hiđro thì chúng ta gọi công thức chứa đại lượng số nguyên tử Hiđro trungbình

Bài 3: Hỗn hợp X gồm 2 hiđro cacbon no hơn kém nhau 28 đvC Khi đốt

cháy hoàn toàn hhX cần dùng 30,24 dm 3 khí oxi Sản phẩm lần lượt qua bình 1 chứa

H 2 SO 4 đặc và bình 2 chứa dd Ba(OH) 2 dư Thấy độ tăng khối lượng bình 2 hơn khối lượng bình 1 là 15,4 g Tìm công thức của 2 hiđro cacbon?

Hướng dẫn giải:

- Công thức chung của 2 HC no : CnH2n+2 ( n ≥ 1), với số mol là a

- Viết PTHH, dựa vào các giá trị n O2, độ tăng khối lượng b2 so với b1 lập hệ PT 2 ẩn a,

2

n 

a na ( n+1)a Theo bài ra, cho sản phẩm cháy lần lượt qua bình 1, H2O bị giữ lại, bình 2 CO2 bị giữlại, ta có độ tăng khối lượng bình 2 so với bình 1 là:

2 2

m  m = 44an - 18( n+1)a = 15,4 26an - 18a = 15,4 (I)

Mặt khác:

Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 4,48 lít hh khí Y gồm C3 H 8 và HC A mạch hở

(có chứa liên kết kém bền) thu được 22 g CO 2 và 10,8 g H 2 O.

a Tính thể tích không khí cần dùng để đốt cháy hết hh Y ( biết các khí đều đo ở đktc, oxi chiếm 20% thể tích không khí ).

b Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của A.

Hướng dẫn giải:

- Công thức chung của HC A : CxHy ( x ≥ 2), a, b lần lượt là số mol của C3H8, CxHy

- Viết PTHH, theo n hhY, n CO2, n H O2 n O2 Vkk

- Xác định số nguyên tử Cacbon trung bình của hh Y theo CT:

Ta có: n hhY= a + b = 0,2 (I)

Theo PT 1,2 : n CO2= 3a + xb = 22

44= 0,5 (II)

n H O2 = 4a + y/2 b = 10,8/ 18 = 0,6 8a + yb = 1,2 (III)

n O2= 5a + (x+y/4 )b = 5a + xb + yb/4 = 5a + 0,5 -3a + ( 1,2 - 8a)/ 4 = 0,8 mol

4 Dấu hiệu nhận biết BT giải bằng phương pháp sử dụng giá trị trung bình:

- BT đề cập đến giá trị khối lượng mol trung bình, tỉ khối của chất khí

- BT về hỗn hợp các chất tương tự nhau ( cùng hóa trị, cùng loại hợp chất, ), ta có thểthay thế các chất trong hỗn hợp bằng một chất tương đương ( chất trung bình)

- BT xác định kim loại, muối, hiđrocacbon, hợp chất hữu cơ có trong hỗn hợp

- BT mới đọc HS sẽ cảm giác thiếu dữ kiện, nếu HS giải bằng cách đặt ẩn, thiết lập cácphương trình toán học theo phương pháp thông thường thì sẽ sẽ gặp phải rắc rối là số ẩnnhiều hơn số phương trình, kết quả là không thể giải quyết được BT

+ Với BT giải sử dụng khối lượng mol trung bình:

Bài ra thường yêu cầu xác định các kim loại, muối của các kim loại có hóa trịgiống nhau có trong hỗn hợp Vì thế với những BT này ta nên thay hỗn hợp kim loại,hỗn hợp muối đó bằng một chất trung bình, xác định khối lượng mol trung bình củachất, từ đó suy ra các kim loại, muối có trong hỗn hợp

+ Với BT giải sử dụng số nguyên tử C, H trung bình:

Với hỗn hợp các chất cùng dãy đồng đẳng, ta nên dùng công thức chung của dãyđồng đẳng CT CnH2n+2 nếu là ankan, CnH2n nếu là anken, CnH2n-2 nếu là ankin, CnH2nO2

nếu là axit cacboxylic no đơn chức xác định số nguyên tử Cacbon trung bình n, cùngvới một số dữ kiện trong BT từ đó xác định CT của các chất có trong hỗn hợp

Với hỗn hợp các chất không cùng dãy đồng đẳng, ta nên dùng công thức tổng quátcủa các HCHC CT CxHy nếu là HC, CxHyOz nếu là HCHC chứa C, H, O Xác định sốnguyên tử C, H trung bình x, y, từ đó xác định CT của các chất có trong hỗn hợp

5 Bài tập HS tự làm:

Bài 5: Hoà tan hoàn toàn 3,1 gam hỗn hợp 2 kim loại kiềm vào nước, để trung

hoà dd thu được phải dùng 50 ml dd HCl 2M, sau phản ứng thu được dd A

a Cô cạn dd A sẽ thu được bao nhiêu gam muối khan?

b Xác định tên kim loại kiềm biết số mol của 2 kim loại trong hỗn hợp là như nhau?

Đáp án:

a m muối khan = 6,65 g

b 2 kim loại kiềm là Natri, Kali ( MNa < Mtb< MK , 23 < 31 < 39)

Bài 6: Hòa tan 174 g hh gồm 2 muối cacbonat và sunfat của cùng một kim kiềm

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

Đáp án:

Kim loại kiềm là Natri ( 18 < MNa= 23 < 28)

Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn một lượng hỗn hợp 2 rượu no đơn chức kế tiếp nhau

trong dãy đồng đẳng thu được 4,48 lít khí CO2 đktc và 4,95 g nước

a Tìm CTPT, viết CTCT 2 rượu

b Xác định % m mỗi rượu trong hh ban đầu

Đáp án: a CTPT: C2H6O, C3H8O; CTCT: C2H5OH và C3H7OH

b 33,33% C2H5OH và 66,67% C3H7OH

Bài 8: Hai hợp chất hữu cơ A và B mạch hở (chỉ chứa các nguyên tố

C,H,O,MA<MB ) đơn chức, đều tác dụng với NaOH, không tác dụng với Na Để đốtcháy hoàn toàn m g hh A gồm A và B cần 8,4 lít O2 đktc thu được 6,72 lít CO2 đktc và5,4 g H2O

a Cho biết A, B thuộc loại hợp chất gì ? Chứng minh A, B không làm mất màu dd Br2

b Tính khối lượng mol trung bình của hh X

c Cho biết khối lượng mol phân tử của B lớn hơn khối lượng mol phân tử của A là 28

g Hãy xác định CTPT của A và B, viết các đồng phân của chúng

Đáp án:

a A, B là các este no, đơn chức, mạch hở, CT CnH2nO2

A, B có gốc HC là gốc no, mạch hở A, B không làm mất màu dd Br2

b n = 4 MhhX = 88 g

c n C(A) < 4 < n C(A) + 2  n C(A) = 3

CTPTA, B: C3H6O2, B: C5H10O2

Các đồng phân: A có 2 đồng phân, B có 9 đồng phân

2.2.3 Giải pháp 3: Phương pháp ghép ẩn số

1 Khái niệm phương pháp ghép ẩn số:

Phương pháp ghép ẩn số là một trong những phương pháp đại số được sử dụng đểgiải các bài toán hóa học Khi giải bài tập số phương trình toán học thành lập được luôn

ít hơn số ẩn, vì thế để giải được bài tập ta cần phải ghép một số ẩn với nhau

2 Các bước giải bài tập hóa học bằng phương pháp ghép ẩn số:

Bước 1: Đặt ẩn số cho các đại lượng cần tìm có trong hỗn hợp.

Bước 2: Viết phương trình hóa học (PTHH).

Bước 3: Lập các phương trình toán học liên hệ giữa các ẩn.

Bước 4: Ghép ẩn để giải phương trình đại số hoặc hệ phương trình.

Bước 5: Biện luận xác định kết quả cần tìm.

3 Phân loại và hướng dẫn giải một số bài tập mẫu:

a Bài tập về hỗn hợp các chất vô cơ

Bài 1: Hòa tan hoàn toàn 18,325 gam hỗn hợp X gồm kim loại R và oxit của nó

vào nưgcukớc, thu được 250 ml dung dịch chứa một chất tan có nồng độ 0,5M và 1,12 lít khí H 2 (đktc) Xác định kim loại R?

Phân tích:

- Hỗn hợp X gồm R và R2On tác dụng với H2O tạo ra R(OH)n ( với n là hóa trị của R)

- Gọi x, y lần lượt là số mol của R, R2On Bài tập có 4 ẩn: x, y, n, MR mà chỉ có 3 đại lượng đã biết: mhh X, n R OH  nvà V H 2 không thể xác định các ẩn bằng 3 phương trình toán

học

 Giải BT theo phương pháp ghép ẩn, từ đó đi tìm mối quan hệ giữa MR và n

Giải: Gọi n là hóa trị của kim loại R công thức oxit của R là R2On

2

R2On + nH2O  2R(OH)n (2)Mol: b 2b

Ta có: n H 2= an

2 = 0,05 (mol) an = 0,1

n R(OH)

n = a + 2b = 0,25.0,5 = 0,125 (mol) (I)

Nhân 2 vế của PT (I) với n: