Ngoài việc rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức của học sinh, đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, bài tập hóa học còn được dùng để ôn tập, rèn luyện một số kĩ năng về
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Bài tập hóa học và những xu hướng phát triển
Bài tập là công cụ giúp học sinh vận dụng kiến thức đã học thông qua việc giải quyết các vấn đề cụ thể Để làm bài tập hiệu quả, học sinh cần suy luận logic, áp dụng các khái niệm, định luật, học thuyết và phép toán phù hợp Việc lựa chọn bài tập phải đảm bảo nội dung rõ ràng, phù hợp với mục tiêu học tập, đồng thời học sinh cần phân biệt các loại bài tập để xác định phương pháp giải quyết tối ưu.
Khái niệm BTHH không phải là vấn đề phức tạp, bởi trong trường hợp tổng quát, nó có thể được giải quyết thông qua các nguyên lý logic, phép toán và thí nghiệm, dựa trên nền tảng các khái niệm, định luật, học thuyết và phương pháp hóa học hiện đại.
Trong quá trình giảng dạy tại trường THCS, bài tập học hành (BTHH) đóng vai trò thiết yếu khi vừa là mục tiêu, nội dung, vừa là phương pháp giảng dạy hiệu quả BTHH không chỉ giúp học sinh tiếp cận và chiếm lĩnh tri thức mà còn khơi dậy niềm vui khám phá, sự hứng thú khi tìm ra đáp án đúng hay giải được bài toán khó Đồng thời, BTHH tạo ra trạng thái hưng phấn trong nhận thức, đáp ứng yêu cầu dạy học theo lợi ích, nhu cầu và sở thích của người học, từ đó phát huy tối đa tính tích cực, chủ động và sáng tạo của học sinh.
Bài tập hóa học nói chung và bài toán hóa học nói riêng có những ý nghĩa, tác dụng to lớn về nhiều mặt :
Làm chính xác hóa các khái niệm hóa học, củng cố, đào sâu, mở rộng kiến thức một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn Chỉ khi vận dụng được các kiến thức vào việc giải bài tập, học sinh mới nắm được kiến thức một cách sâu sắc
Việc ôn tập hiệu quả giúp học sinh hệ thống hóa kiến thức một cách tích cực, nâng cao khả năng ghi nhớ và vận dụng Tuy nhiên, nếu chỉ yêu cầu học sinh lặp lại kiến thức một cách thụ động, sẽ dễ khiến các em cảm thấy nhàm chán Thực tế cho thấy, học sinh thường hứng thú hơn với việc giải bài tập trong giờ ôn tập, vì đây là phương pháp học tập chủ động, kích thích tư duy và tạo động lực học tập.
Việc học hóa học giúp học sinh phát triển các kỹ năng quan trọng như cân bằng phương trình hóa học, từ đó nâng cao khả năng tư duy logic và phân tích Đặc biệt, thông qua các bài tập thực nghiệm, học sinh được rèn luyện kỹ năng thực hành, góp phần hình thành năng lực tổng hợp và ứng dụng kiến thức vào thực tế, đáp ứng yêu cầu giáo dục hiện đại.
Việc rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn đời sống, lao động sản xuất và bảo vệ môi trường giúp học sinh phát triển tư duy logic, nâng cao kỹ năng sử dụng ngôn ngữ chuyên ngành và thực hiện các thao tác tư duy hiệu quả Đây là nền tảng quan trọng để ứng dụng hóa học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn, góp phần xây dựng lối sống xanh và phát triển bền vững.
Phát triển ở học sinh các năng lực tư duy logic, biện chứng, khái quát, độc lập, thông minh và sáng tạo
Việc rèn luyện đức tính chính xác, kiên nhẫn, trung thực và lòng say mê khoa học cho học sinh thông qua các bài tập thực nghiệm đóng vai trò quan trọng trong giáo dục Đồng thời, các hoạt động này còn giúp hình thành văn hóa lao động tích cực, bao gồm làm việc có tổ chức, có kế hoạch, giữ gìn nơi làm việc gọn gàng, ngăn nắp và sạch sẽ, góp phần phát triển toàn diện kỹ năng sống cho học sinh.
Có nhiều cách phân loại BTHH, hiện nay chưa đồng nhất, tùy theo việc lựa chọn cơ sở phân loại Chẳng hạn :
Dựa vào mức độ kiến thức : bài tập cơ bản, bài tập nâng cao
Dựa vào nội dung chương trình : bài tập vô cơ, bài tập hữu cơ
Dựa vào tính chất bài tập : bài tập định tính, bài tập định lượng
Dựa vào mục đích dạy học : bài tập hình thành kĩ năng, bài tập củng cố, kiến thức nâng cao
Dựa vào kĩ năng phương pháp giải bài tập : lập công thức hóa học, tính theo PTHH
Dựa vào mức độ nhận thức của học sinh : bài tập biết, hiểu, vận dụng, vận dụng cao
Tuy nhiên các cách phân loại không có ranh giới rõ rệt
Bài tập hóa học tại các trường THCS hiện nay rất đa dạng và phong phú, đặc biệt trong chương trình bồi dưỡng học sinh khá giỏi với nhiều dạng bài nâng cao Trước các kỳ thi học sinh giỏi cấp trường, cấp huyện hay cấp tỉnh, học sinh thường phải tiếp cận với các bài tập có nội dung kiến thức mở rộng và đào sâu hơn nhiều so với chương trình sách giáo khoa, giúp rèn luyện tư duy và nâng cao năng lực giải quyết vấn đề.
Thực tiễn bồi dưỡng học sinh khá – giỏi, nội dung các bài tập hiện nay được xây dựng theo xu hướng :
Loại bỏ những bài tập có nội dung hóa học nghèo nàn nhưng lại cần những thuật toán phức tạp để giải
Loại bỏ những bài tập có nội dung xa rời hoặc phi thực tiễn hóa học
Tăng cường sử dụng bài tập thực nghiệm
Xây dựng bài tập mới về bảo vệ môi trường
Việc xây dựng các bài tập hóa học mới nhằm phát triển năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cho học sinh, đồng thời tăng cường khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống, đóng vai trò quan trọng trong đổi mới phương pháp giảng dạy và nâng cao chất lượng giáo dục.
Đa dạng hóa các loại hình bài tập như : Bài tập bằng hình vẽ, bài tập bằng sơ đồ, lắp dụng cụ thí nghiệm,…
Xây dựng những bài tập có nội dung hóa học phong phú, sâu sắc, phần tính toán đơn giản, nhẹ nhàng
Việc xây dựng và tăng cường sử dụng bài tập thực nghiệm định lượng trong giảng dạy hóa học THCS đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực học sinh Để giải quyết hiệu quả các bài tập này, học sinh cần nắm vững kiến thức cơ bản trong chương trình hóa học, đồng thời được mở rộng và đào sâu theo từng nội dung cụ thể Ngoài ra, quá trình học tập cần chú trọng rèn luyện các năng lực như phát hiện và giải quyết vấn đề, suy luận logic, tổng hợp kiến thức, tự học, tự đọc và tự tìm tòi Học sinh cũng cần phát triển khả năng tư duy độc lập, linh hoạt và sáng tạo nhằm nâng cao hiệu quả học tập và thích ứng với xu hướng giáo dục hiện đại.
Học sinh giỏi
1.2.1 Quan niệm về học sinh giỏi :
Trên thế giới, các quốc gia thường sử dụng hai thuật ngữ chính là "Gift" (giỏi, có năng khiếu) và "Talent" (tài năng) để chỉ học sinh giỏi (HSG) Theo luật bang Georgia (Hoa Kỳ), HSG là học sinh thể hiện trí tuệ vượt trội, khả năng sáng tạo, động lực học tập mạnh mẽ và thành tích xuất sắc trong các lĩnh vực lý thuyết hoặc khoa học, đồng thời cần được giáo dục và phục vụ đặc biệt để phát triển đúng với năng lực Tại Mỹ, HSG còn được định nghĩa là những học sinh hoặc người trẻ có dấu hiệu hoàn thành xuất sắc trong các lĩnh vực như trí tuệ, sáng tạo, nghệ thuật, lãnh đạo hoặc chuyên môn lý thuyết, và họ cần được hỗ trợ bằng các hoạt động giáo dục khác biệt để phát huy tối đa tiềm năng.
Học sinh giỏi (HSG) theo định nghĩa của cơ quan giáo dục Hoa Kỳ là những em có khả năng thể hiện xuất sắc hoặc năng lực nổi trội trong các lĩnh vực trí tuệ, sáng tạo, nghệ thuật, lãnh đạo hoặc các lĩnh vực lý thuyết chuyên biệt Những học sinh này thường bộc lộ tài năng đặc biệt trong mọi khía cạnh của đời sống xã hội, văn hóa và kinh tế Nhiều quốc gia cũng đồng quan điểm rằng HSG là những trẻ em có năng lực vượt trội trong các lĩnh vực trí tuệ, sáng tạo, nghệ thuật, lãnh đạo hoặc lý thuyết chuyên sâu.
Như vậy, HSG cần có sự phục vụ và hoạt động học tập trong những điều kiện đặc biệt để phát triển các năng lực sáng tạo của họ
1.2.1.1 Những phẩm chất và những năng lực của học sinh giỏi hóa học :
Hóa học là một môn khoa học thực nghiệm, đòi hỏi học sinh không chỉ nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn phải có khả năng vận dụng vào thực tiễn Theo quan điểm của tác giả Vũ Anh Tuấn và Trịnh Lê Hồng Phương, để trở thành học sinh giỏi môn Hóa học, người học cần hội tụ đầy đủ các phẩm chất như tư duy logic, khả năng phân tích, sáng tạo trong giải quyết vấn đề, cùng với năng lực thực hành và niềm đam mê khám phá khoa học.
Có kiến thức hóa học vững vàng, hệ thống ( nắm vững bản chất hóa học của các hiện tượng hóa học )
Có khả năng nhận thức vấn đề nhanh, rõ ràng và khả năng sử dụng phương pháp phán đoán mới : quy nạp, diễn dịch, loại suy,…
Người thành công là người biết lựa chọn con đường ngắn nhất, hiệu quả nhất và độc đáo nhất để đạt được mục tiêu, đồng thời sở hữu khả năng diễn đạt ý tưởng một cách ngắn gọn, rõ ràng và chính xác, giúp truyền tải thông điệp một cách thuyết phục và ấn tượng.
Người học có năng lực thực hành hóa học tốt, thành thạo trong việc tiến hành thí nghiệm, quan sát hiện tượng và phân tích kết quả để rút ra kiến thức chuyên môn Họ có khả năng đưa ra dự đoán, lập luận và giải thích các hiện tượng xảy ra trong thực tế, đồng thời biết vận dụng thực nghiệm để kiểm chứng và củng cố lý thuyết đã học.
Học sinh cần phát triển khả năng quan sát, nhận thức và phân tích các hiện tượng tự nhiên, từ đó hình thành phẩm chất khoa học vững chắc Phẩm chất này được xây dựng thông qua năng lực quan sát tinh tế, kỹ năng mô tả và giải thích các quá trình hóa học, kết hợp với thực hành thường xuyên trong môi trường học tập thực tiễn.
Học sinh giỏi cần sở hữu phẩm chất nổi bật là khả năng vận dụng linh hoạt và sáng tạo kiến thức, kỹ năng đã học để giải quyết hiệu quả các vấn đề và tình huống thực tiễn Đây là yếu tố then chốt giúp các em phát triển tư duy độc lập, nâng cao năng lực học tập và đạt thành tích vượt trội trong môi trường giáo dục hiện đại.
Người học có niềm đam mê mãnh liệt với môn Hóa học, luôn kiên trì và bền bỉ trong quá trình học tập và nghiên cứu lâu dài Họ chủ động rèn luyện khả năng tự học, không ngừng hoàn thiện và nâng cao kiến thức chuyên môn, góp phần xây dựng nền tảng vững chắc cho sự phát triển trong lĩnh vực Hóa học.
Có kiến thức văn hóa nền tảng : Kiến thức các bộ môn bổ trợ như toán học, vật lí, sinh học, ngoại ngữ, tin học,…
Dựa trên phân tích xu hướng phát triển của bài tập Hóa học trong giai đoạn đổi mới giáo dục, đặc biệt là sự thay đổi sách giáo khoa năm 2020, tác giả đã nghiên cứu các đề thi học sinh giỏi qua nhiều năm và nhiều địa phương để xác định mức độ kiến thức cần bồi dưỡng Mục tiêu là giúp học sinh nâng cao năng lực học tập môn Hóa học, chuẩn bị tốt cho các kỳ thi học sinh giỏi Từ đó, xây dựng hệ thống bài tập nhằm rèn luyện tư duy, khả năng vận dụng lý thuyết vào giải quyết bài tập thực tiễn, góp phần mở rộng và củng cố kiến thức chuyên sâu cho học sinh.
1.2.1.2 Mục tiêu của việc bồi dưỡng HSG :
Mục tiêu chính của việc bồi dưỡng học sinh giỏi là phát triển tư duy ở trình độ cao, phù hợp với năng lực trí tuệ của các em, nhằm nâng cao khả năng phân tích, sáng tạo và giải quyết vấn đề một cách hiệu quả.
+ Thúc đẩy đông cơ học tập
+ Bồi dưỡng sự lao động, làm việc sáng tạo
+ Phát triển các kĩ năng, phương pháp và thái độ tự học suốt đời
+ Nâng cao ý thức và khát vọng tuổi trẻ về sự tự chịu trách nhiệm
+ Khuyến khích sự phát triển về lương tâm và ý thức trách nhiệm trong đóng góp xã hội
+ Hình thành, rèn luyện và phát triển khả năng nghiên cứu khoa học
+ Tạo điều kiện tốt nhất để phát triển khả năng, năng khiếu của HS
+ Hình thành, rèn luyện và phát triển khả năng giao tiếp, ứng xử mọi tình huống xảy ra
1.2.2 Khái niệm bài tập hóa học cho học sinh giỏi :
Học sinh giỏi hóa học (HSGHH) là những cá nhân có năng lực nổi trội, thể hiện khả năng hoàn thành xuất sắc các hoạt động trí tuệ và sáng tạo, đặc biệt là năng lực chuyên biệt trong học tập và nghiên cứu hóa học Họ sở hữu nền tảng kiến thức hóa học cơ bản vững chắc và chuyên sâu, có khả năng vận dụng linh hoạt kiến thức vào các tình huống thực tiễn, tư duy khái quát và sáng tạo Ngoài ra, HSGHH còn thành thạo kỹ năng thực nghiệm và có năng lực nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực hóa học.
Yêu cầu khi xây dựng bài tập hóa học bồi dưỡng học sinh giỏi
Khi xây dựng hệ thống bài tập về ứng dụng đồ thị trong bồi dưỡng HSG Hóa học THCS, tôi dựa vào các nguyên tắc sau :
1.3.1.1 Hệ thống bài tập phải đảm bảo tính chính xác, khoa học
Khi thiết kế bài tập hóa học, cần đảm bảo nội dung chính xác về mặt kiến thức, cung cấp đầy đủ dữ kiện cần thiết mà không thừa hay thiếu Việc diễn đạt phải rõ ràng, logic và không mắc sai sót, nhằm duy trì tính khoa học và độ tin cậy của bài tập Do đó, giáo viên cần sử dụng ngôn ngữ chuẩn xác và hợp lý khi xây dựng nội dung bài tập để nâng cao hiệu quả giảng dạy và học tập.
1.3.1.2 Hệ thống bài tập phải đảm bảo tính hệ thống, tính đa dạng
Việc vận dụng quan điểm hệ thống – cấu trúc trong xây dựng bài tập giúp hình thành hệ thống kỹ năng toàn diện cho học sinh giỏi hóa học Mỗi bài tập được thiết kế tương ứng với một kỹ năng cụ thể, đảm bảo tính chuyên sâu và hiệu quả trong quá trình rèn luyện Khi kết hợp nhiều bài tập theo hệ thống, học sinh sẽ phát triển đầy đủ các kỹ năng cần thiết, từ đó nâng cao năng lực học tập và tư duy hóa học.
Để nâng cao hiệu quả giảng dạy, hệ thống bài tập cần được xây dựng một cách đa dạng và phong phú Việc thiết kế bài tập với nhiều hình thức khác nhau không chỉ tạo sự hứng thú cho người học mà còn góp phần hình thành các kỹ năng chuyên biệt một cách hiệu quả, đáp ứng mục tiêu đào tạo toàn diện.
1.3.1.3 Hệ thống bài tập phải đảm bảo tính vừa sức
Để nâng cao hiệu quả học tập, bài tập cần được thiết kế theo trình tự từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp Bắt đầu với các bài tập vận dụng cơ bản, tiếp theo là những bài tập nâng cao hơn, và kết thúc bằng các bài tập yêu cầu khả năng tư duy sáng tạo Lưu ý, ngay cả bài tập vận dụng đơn giản cũng phải phù hợp với học sinh khá – giỏi, không dành cho đối tượng học sinh đại trà, nhằm đảm bảo tính phân hóa và phát triển năng lực học tập.
1.3.2 Quy trình xây dựng bài tập hóa học bổi dưỡng học sinh giỏi [ 15 ] Bước 1 : Xác định mục đích của hệ thống bài tập
Việc xây dựng hệ thống bài tập sử dụng đồ thị trong giải bài tập hóa học THCS nhằm nâng cao năng lực tư duy và phân tích cho học sinh khá, giỏi Thông qua các dạng bài tập trực quan, học sinh có thể tiếp cận kiến thức một cách logic, phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề và củng cố kiến thức chuyên sâu Đây là phương pháp hiệu quả giúp tối ưu hóa quá trình học tập và tạo nền tảng vững chắc cho các kỳ thi học sinh giỏi môn hóa học cấp THCS.
Bước 2 : Xác định nội dung hệ thống bài tập
Nội dung của hệ thống bài tập phải bao quát được kiến thức có thể sử dụng đồ thị trong chương trình hóa học THCS, gồm :
Bước 3 : Xác định loại bài tập, kiểu bài tập
Bài viết giới thiệu các bài tập định tính trong chương trình hóa học THCS, tập trung vào việc áp dụng phương pháp đồ thị để giải quyết vấn đề Mỗi dạng bài tập được phân loại theo chuyên đề cụ thể, giúp học sinh dễ dàng tiếp cận và nâng cao kỹ năng tư duy logic trong môn hóa học Việc sử dụng đồ thị không chỉ hỗ trợ trực quan hóa dữ liệu mà còn tăng hiệu quả học tập, phù hợp với xu hướng đổi mới phương pháp giảng dạy hiện nay.
Bước 4 : Thu thập thông tin để xây dựng hệ thống bài tập
Dựa vào chuẩn kiến thức, kĩ năng đối với học sinh khá – giỏi : vận dụng và vận dụng ở mức độ cao ( phân tích, đánh giá, sáng tạo )
Dựa vào các phẩm chất, năng lực của học sinh khá – giỏi ( 1.2.1.2 )
Tham khảo các đề thi HSG lớp 9 và thi vào 10 chuyên
Bước 5 : Tiến hành xây dựng hệ thống bài tập
Soạn từng loại bài tập
Xây dựng phương pháp giải quyết bài tập
Sắp xếp các bài tập thành các chuyên đề như đã xác định
Chương 1 trình bày các khái niệm cơ bản và cơ sở lý luận làm nền tảng cho việc áp dụng phương pháp dạy học bằng đồ thị trong chương 2 Nội dung bao gồm việc phân tích lý thuyết giáo dục hiện đại, vai trò của trực quan trong quá trình học tập, và cách đồ thị hóa kiến thức giúp nâng cao hiệu quả giảng dạy Những yếu tố này tạo tiền đề vững chắc cho việc triển khai phương pháp dạy học bằng đồ thị một cách khoa học và thực tiễn.
Khái niệm bài tập hóa học, bài toán Hóa học, vai trò, ý nghĩa, cách phân loại xu hướng phát triển của BTHHs
Khái niệm học sinh giỏi, bài tập hóa học cho học sinh giỏi; những phẩm chất và năng lực cần có của HSG môn hóa học THCS
Cơ sở xây dựng hệ thống bài tập về đò thị nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học THCS
Những nội dung đã trình bày là nền tảng để xây dựng hệ thống bài tập hóa học THCS dành cho học sinh khá giỏi, tập trung vào việc sử dụng đồ thị để phân tích các phản ứng như XO₂ với dung dịch M(OH)₂ và AOH, phản ứng của OH⁻ với H⁺, Al³⁺, Zn²⁺, cũng như sự tương tác giữa H⁺ với dung dịch chứa H⁺ và AlO₂⁻, giúp nâng cao tư duy và khả năng vận dụng kiến thức hóa học một cách hiệu quả.
BÀI TẬP ÁP DỤNG PPDH BẰNG ĐỒ THỊ DẠY HỌC
2.1.1 Bản chất của phản ứng hóa học :
2.1.1.1 CO 2 ( SO 2 ) tác dụng với bazơ :
Khi khí CO2 hoặc SO2 được sục vào dung dịch kiềm, sản phẩm tạo thành có thể là muối trung hòa, muối axit hoặc hỗn hợp cả hai loại muối Bản chất của quá trình tạo muối phụ thuộc hoàn toàn vào tỷ lệ mol giữa ion OH⁻ và khí CO2, không liên quan đến hóa trị của kim loại trong dung dịch Quá trình phản ứng diễn ra theo hai giai đoạn rõ ràng, phản ánh sự chuyển hóa hóa học đặc trưng giữa các chất tham gia.
Giai đoạn 1 : Chuyển kiềm thành muối trung hòa ( = CO3, = SO3 )
Giai đoạn 2 : Chuyển kiềm thành muối trung hòa ( -HCO3, -HSO3 )
Ví dụ : Sục khí CO2 vào dung dịch kiềm XOH Trong đó : X – kim loại, không phân biệt hóa trị kim loại Phản ứng xảy ra như sau :
Muối trung hòa được tạo ra trước và tăng dần đến cực đại :
CO2 + 2XOH → X2CO3 + H2O ( 1 ) Nếu sau phản ứng ( 1 ) lượng CO2 còn dư thì tiếp tục xảy ra phản ứng :
CO2 + H2O + X2CO3 → XHCO3 ( 1 ’ ) Nếu toàn bộ lượng muối X2CO3 đã chuyển hết thành XHCO3 thì tổng hợp
Để đơn giản hóa quá trình giải bài toán hóa học, nếu phản ứng chỉ tạo ra muối trung hòa thì áp dụng phương trình hóa học (PTHH) số (1) để tính toán Trong trường hợp chỉ tạo ra muối axit, sử dụng PTHH số (2) Nếu phản ứng tạo ra cả muối trung hòa và muối axit, cần viết cả hai phương trình (1) và (2) để thực hiện tính toán chính xác.
Khi giải quyết các bài toán liên quan đến phản ứng hóa học giữa muối trung hòa và muối axit, cần đặc biệt lưu ý hai tính chất quan trọng để tránh nhầm lẫn Việc hiểu rõ cơ chế chuyển hóa giữa hai loại muối này không chỉ giúp nâng cao độ chính xác trong quá trình giải bài mà còn hỗ trợ tối ưu hóa kiến thức hóa học nền tảng Đây là yếu tố then chốt giúp học sinh nắm vững bản chất phản ứng và áp dụng hiệu quả vào các dạng bài tập khác nhau.
Muối axit + kiềm → Muối trung hòa + nước
Ví dụ : NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O
Ca (HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3 ↓ + 2H2O
Muối trung hòa + axit tương ứng → muối axit
Ví dụ : CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2
Như vậy, sau phản ứng nếu có muối trung hòa thì không dư oxit axit và nếu có muối axit thì không dư kiềm
Phương pháp xác định muối : Đặt T = n OH−( trong kiềm ) n CO2 ; theo các phản ứng ( 1, 2 ) ta có kết quả :
Nếu T ≥ 2 : Phản ứng tạo muối trung hòa ( dư kiềm khi T > 2 )
Nếu 1 ˂ T ˂ 2 : Phản ứng tạo 2 muối ( kiềm và oxit axit đều hết )
Nếu T ≤ 1 : Phản ứng tạo muối axit ( dư oxit axit khi T ˂ 1 )
2.1.1.2 OH - tác dụng với dung dịch H + , Al 3+ , Zn 2+
Khi cho từ từ dung dịch bazơ vào dung dịch muối nhôm ( Al 3+ ) thì phản ứng hóa học xảy ra như sau :
Al 3+ + 3OH - → Al(OH) 3 − ( 1 ) Nếu bazơ dư :
Khi thêm từ từ dung dịch bazơ chứa ion OH⁻ vào dung dịch muối nhôm chứa ion Al³⁺, phản ứng xảy ra tạo kết tủa trắng Al(OH)₃ làm dung dịch trở nên đục Tuy nhiên, khi tiếp tục thêm dư bazơ, kết tủa này tan dần do tạo phức chất tan Al(OH)₄⁻, khiến dung dịch trở lại trạng thái trong suốt Phản ứng minh họa: Al³⁺ + 3OH⁻ → Al(OH)₄⁻.
Lưu ý : Al(OH)3 không tan trong dung dịch NH3(NH4OH)
Muốn xác định sau khi cho a mol OH - vào dung dịch chứa b mol Al 3+ ta thu được chất nào thì ta xét tỉ lệ mol giữa OH - và Al 3+
Gọi t là tỉ lệ mol giữa OH - và Al 3+ t = n OH− n Al3+
Phản ứmg xảy ra như sau :
Ta có sơ đồ sau :
2.2.1 CHUYÊN ĐỀ 1 : XO 2 TÁC DỤNG VỚI KIỀM
2.2.1.1 Dạng 1 :XO 2 tác dụng với dung dịch M(OH) 2 a Dáng của đồ thị :
Khi sục XO2 vào dung dịch chứa a mol M(OH)2 thì đầu tiên xảy ra phản ứng :
Lượng kết tủa tăng dần
Số mol kết tủa bằng số mol XO2
Số mol kểt tủa max = a ( mol )
→ Đồ thị của phản ứng trên là :
Khi lượng XO2 bắt đầu dư thì lượng kết tủa tan ra theo phản ứng :
Lượng kết tủa giảm dần đến 0 ( mol )
Đồ thị đi xuống một cách đối xứng b Nhận xét : a 2a 0 a n CO2 n CaCO3 a 2a 0 a n CO2 n CaCO3
Dạng của đồ thị : Hình chữ V ngược đối xứng
Tọa độ các điểm quan trọng :
+ Điểm cực đại ( kết tủa cực đại ) : ( a, a ) (a là số mol của M(OH)2 ) → kết tủa cực đại là a mol
Tỉ lệ trong đồ thị : 1:1
Bài 1 : Sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị như hình bên a Nêu hiện tượng của phản ứng b Tính giá trị của a và b ?
Dựa vào đồ thị, phương trình hóa học → số mol của CO2 → a
Dựa vào đồ thị biểu diễn → b a b 0
Giải : a Hiện tượng : + Ban đầu dung dịch bị vẩn đục với lượng kết tủa tăng dần đến cực đại
Sau một thời gian phản ứng, lượng kết tủa dần tan ra khiến dung dịch trở nên trong suốt Để đạt được lượng kết tủa cực đại, cần đảm bảo số mol CO₂ và Ca(OH)₂ phản ứng vừa đủ, giúp tối ưu hóa hiệu quả quá trình tạo kết tủa trong môi trường dung dịch.
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O 0,2 ( mol ) ← 0,2 ( mol )
Do kết tủa tan nên b là điểm cực tiểu :
Bài 2 : Hấp thụ hết V lít CO2ở đktc vào 4 lít dung dịch Ca(OH)2 0,05M thu được 15 gam kết tủa Tính giá trị của V ?
Từ giả thuyết → n Ca(OH) 2 → n CaCO 3 max
Dựa vào đồ thị → điểm cực tiểu → V
Gọi x, y lần lượt là giá trị của đồ thị
Theo giả thuyết, ta có : n Ca(OH) 2 = 0,2 ( mol )
Điểm cực tiểu của đồ thị là : ( 0; 0,4 )
Từ đồ thị, ta có : x = 0,15 ( mol ) → V = 3, 36 ( lít )
Bài 3 : Cho 20 lít hỗn hợp khí A gồm N2 và CO2 ở đktc vào 2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,2M thì thu được 10 gam kết tủa Tính phần trăm thể tích của CO2 trong hỗn hợp A ?
Từ đề bài → n 𝐶𝑎(OH) 2 → n 𝐶𝑎CO 3 max
Vẽ đồ thị biểu diễn các giá trị
Theo giả thuyết, ta có : n 𝐶𝑎(OH) 2 = 0, 4 ( mol )
Tương tự, theo giả thuyết, ta có : n 𝐶𝑎CO 3 = 0,1 ( mol )
Ta có đồ thị sau :
Bài 4 : Hấp thụ hoàn toàn 26,88 lít CO2 ( đktc ) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2 a mol/ l thu được 157,6 gam kết tủa Tính giá trị của a ?
Từ đề bài → n CO 2 , n BaCO 3 , n Ba(OH) 2 → Dựng đồ thị → Tính a y 0,8 0,4
Từ đề bài → n CO 2 = 1,2 ( mol ) n BaCO 3 = 0,8 ( mol ); n Ba(OH) 2 = 2,5a ( mol )
- Do đồ thị là tam giác cân → 2,5a – 0,8 = 1,2 – 2,5a
Bài 5 : Sục từ từ 0,6 mol CO2 vào V lít dung dịch Ba(OH)2 0,5M thu được 2x mol kết tủa Mặt khác khi sục 0,8 mol CO2 cũng vào V lít dung dịch Ba(OH)2
0,5M thì thu được x mol kết tủa Tính giá trị của x, V ?
Bài toán chia làm 2 TH
TH1 : Ứng với số 0,6 mol không phản ứng hòa tan kết tủa
TH2 : Ứng với 0,6 mol có phản ứng hòa tan kết tủa
Dễ dàng thấy số mol CO2 tăng từ 0,6→ 0,8 mol thì lượng kết tủa giảm
→ ứng với 0,8 mol CO2 sẽ có phản ứng hòa tan kết tủa
TH1 : Ứng với 0,6 mol không có phản ứng hòa tan kết tủa Đồ thị như sau:
Từ đồ thị, ta có thể thấy :
Từ ( 1 ), ( 2 ), ( 3 ) → Không có nghiệm phù hợp
TH2 : Ứng với 0,6 mol có phản ứng hòa tan kết tủa
Ta có đồ thị như sau :
Từ đồ thị ta có :
2.2.1.2 Dạng 2 : XO 2 phản ứng với dung dich gồm M(OH) 2 , AOH a Dáng của đồ thị :
Khi sục từ từ XO2 vào dung dịch chứa x mol AOH và y mol M(OH)2 thì xảy ra phản ứng :
M 2+ + 𝑋𝑂 3 2− → MXO3↓ ( 3 ) Trong đó : A, M - kim loại
Ta thấy : số mol của OH - = ( x + 2y ) → 𝑋𝑂 3 2− max = ( 0,5𝑥 + 𝑦 )
Từ đó ta có đồ thị biểu thị quan hệ giữa số mol XO3 2- và XO2 như sau :
Mặt khác : số mol M 2+ = y ( mol ) → số mol MXO3 ( max ) = y ( mol )
→ Số mol kết tủa max = y ( mol ) Đồ thị của phản ứng trên là : b Nhận xét :
Dáng của đồ thị : Hình thang cân x + 2y y + x y + 0,5x
Tọa độ có điểm quan trọng như sau : + Điểm xuất phát ( 0,0 )
+ Điểm cực đại ( kết tủa cực đại ):Gọi a là số mol của Ca(OH)2 → kết tủa cực đại là a mol
Tỉ lệ trong đồ thị : 1:1
Bài 1 : Sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch chứa 0,1 mol NaOH và 0,15 mol Ca(OH)2 Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị như hình dưới Giá trị x, y, z là bao nhiêu ?
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố → x, t
Dựa vào tính chất của hình thang cân → z
Theo giả thiết, ta có : 𝑛 𝐶𝑎 2+ = 0,15 mol + Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố :
𝑛 𝐶𝑎 2+ = 𝑛 𝐶𝑎𝐶𝑂 3𝑚𝑎𝑥 = 015 mol = x + Áp dụng bảo toàn nguyên tố :
Do đồ thì là hình thang cân → y = x = 0,15 mol
Dựa vào đồ thị ta có thể thấy : z – t = y
Bài 2 : Sục V lít CO2 ( đktc ) vào 200 ml dung dịch hỗn hợp KOH 0,05 M và Ba(OH)2 0,375M thu được 11,82 gam kết tủa Giá trị của V là bao nhiêu ?
Từ đề bài → 𝑛 𝐵𝑎(𝑂𝐻) 2 từ đó → x, y
Áp dụng bảo toàn nguyên tố → 𝑛 𝑂𝐻 −
Theo đề bài : n Ba(OH) 2 = C M V Ba(OH) 2 = 0,375 0,2 = 0, 075 ( mol ) n KOH = C M V KOH = 0,5 0,2 = 0,1 ( mol )
+ Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố : n OH − = 2n Ba(OH) 2 + n KOH = 2 0,075 + 0,1 = 0,25 ( mol )
Từ đồ thị, ta có : n Ba(CO 3 ) 2 = 0,06 ( mol ) = x
Bài 3 : Dẫn từ từ 4,928 lít CO2 ( đktc ) vào bình đựng 500 ml dung dịch X gồm Ca(OH)2 xM và NaOH yM thu được 29 gam kết tủa Mặt khác cũng dẫn 8,96 lít CO2 ( đktc ) vào 500 ml dung dịch X trên thì thu được 10 gam kết tủa Tính x, y ?
Dựa vào đề bài → n CO 2 , n OH − , n Ca 2+
Theo giả thuyết ta có : n CO 2 = 0, 22 mol ; n CO 2 = 0,4 mol + Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố : n OH − = n NaOH + 2n Ca(OH) 2 = 0,5y + 2.0,5.x = x + 0,5y n Ca 2+ = 0,5x Để kết tủa đạt cực đại : n Ca 2+ = 0,5x
Từ đồ thị → x + 0,5y – 0,4 = 0,1 → x + 0,5y = 0,5 ( 1 ) + Nếu 0,5x > 0,2 → x + 0,5y – 0,22 = 0,2 → x + 0,5y = 0,42 ( 2 ) + So sánh : ( 2 ) > ( 1 ) → vô lý
Bài 4 : Khi sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol NaOH và b mol Ca(OH)2, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau :
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố
Để kết tủa đạt cực đại n Ca 2+ max → n Ca 2+ = 0,5 ( mol ) = b
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố : n OH − = n NaOH + n Ca(OH) 2 = a + 2b n OH − = 1,4 ( mol ) → a = 0,4 ( mol ) b = 0,5 ( mol )
Bài 5 : Cho V ( lít ) khí CO2 hấp thụ hoàn toàn bởi 200 ml dung dịch Ba(OH)2 0,5M và NaOH 1M Tính V để kết tủa thu được cực đại ?
Từ đề bài → n Ba(OH) 2 , n NaOH → n Ba 2+ , n OH −
Dựa vào đồ thị → n BaCO 3
+ Từ đồ thị, ta có : 𝑛 𝐵𝑎(𝑂𝐻) 2 = 0,1 ( mol )
+ Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có :
𝑛 𝑂𝐻 − = 2𝑛 𝐵𝑎(𝑂𝐻) 2 + 𝑛 𝑁𝑎𝑂𝐻 = 2.0,1 + 0,2 = 0,4 ( mol ) + Dựa vào đồ thị, ta thấy : 𝑛 𝐵𝑎𝐶𝑂 3 max = 0,1 ( mol )
+ Để kết tủa max thì số mol 𝐶𝑂 3 2− ≥ 0,1 mol Theo giả thuyết ta có đồ thị : + Theo đồ thị → x = 0,1
+ Để kết tủa lớn nhất thì : x ≤ CO2 ≤ y
2.2.2 CHUYÊN DỀ 2 : OH - TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH Al 3+ , Zn 2+
2.2.2.1 Dạng 1 : OH - tác dụng với dung dịch Al 3+ a Dáng của đồ thị : Cho từ từ dung dịch chứa NaOH vào dung dịch chứa a ( mol ) AlCl3 :
Al 3+ + 3OH - → Al(OH)3↓ Al(OH)3 + OH - → Al(OH)4 -
Đồ thị biểu diễn 2 phản ứng trên như sau :
Dáng của đồ thị : Tam giác không cân
Tọa độ các điểm quan trọng : + Điểm xuất phát ( 0, 0 )
+ Điểm cực đại ( kết tủa cực đại ) : ( a, 3a ) [ a là số mol của Al 3+ ] → Kết tủa cực đại là a mol
Tỉ lệ trong đồ thị : ( 1: 3 ) và ( 1 : 1 )
* Chú ý : Khi thêm OH - vào dung dịch chứa x mol H + và a mol Al 3+ thì OH - phản ứng với H + trước → các phản ứng xảy ra theo thứ tự :
Al 3+ + 3OH - → Al(OH) 3 ↓ Al(OH) 3 + OH - → Al(OH) 4 -
+ Từ các phản ứng trên ta có dáng đồ thị của bài toán như sau : n OH- n Al(OH) 3
Bài 1 : Cho từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch Al(NO3)2 Kết quả thí nghiệm được biểu diễn ở đồ thị dưới đây Tính giá trị của a, b tương ứng ?
Từ đồ thị ta có thể thấy : a = 3n Al(OH) 3 = 3.0,3 = 0,9 ( mol ) b = a + 0,3 = 0,9 + 0,3 = 1,2 ( mol )
Bài 2 : Cho từ từ 2,2 lít dung dịch NaOH 0,5M vào 300 ml dung dịch AlCl3
1M phản ứng thu được x gam kết tủa Tính x ?
Dựa vào đề bài → n Al 3+ → kết tủa đạt cực đại, n NaOH
Dựng đồ thị → m kết tủa = x a b
Theo đề bài → n Al 3+ = 0,3 ( mol ) → kết tủa max = 0, 3 ( mol ) n NaOH = 1,1 ( mol )
Từ đồ thị → a = 1,2 – 1,1 = 0,1 ( mol ) → m kết tủa = 7,8 ( gam )
Bài 3 : Cho 200 ml dung dịch AlCl3 1,5M phản ứng với V lít dung dịch NaOH 0,5M thu được 15,6 gam kết tủa Tính V ?
Từ đề bài → n Al 3+ → kết tủa đạt cực đại
Theo đề bài → n Al 3+ = 0,3 ( mol ) → kết tủa max = 0, 3 ( mol ) j
Từ đồ thị → a = 0,15.3 = 0,45 ( mol ) → V = x = 1,2 ( lít )
Bài 4 : Cho 800 ml dung dịch KOH x mol/l phản ứng với 500 ml dung dịch
Al2(SO4)3 0,4M đến phản ứng hoàn toàn thu được 11,7g kết tủa Tính x ?
Từ đề bài → n Al 3+ → kết tủa đạt cực đại
Theo đề bài → n Al 3+ = 0, 4 ( mol ) → kết tủa max = 0, 4 ( mol ) b 1,2 a 0,9 0
Từ đồ thị, ta có : a = 0,15.3 = 0,45 → x = 0,5625M
Bài 5 : Cho từ từ V ml dung dịch NaOH 1M vào 200ml dung dịch gồm HCl
0,5M và Al2(SO4)3 0,25M Đồ thị biểu diễn khối lượng kết tủa theo V như hình dưới Giá trị tương ứng của a,b là ? n OH- b 1,6 a 1,2 0
Từ đề bài, ta có :
Để kết tủa đạt cực đại :
Từ đồ thị, ta có : n OH − = n H + + 3n Al 3+ = 0,1 + 3.0,1= 0,4 ( mol )
2.2.2.2 Dạng 2 : OH - tác dụng với dung dịch Zn 2+ a Dáng của đồ thị : + Cho từ từ dung dịch chứa OH - vào dung dịch a mol Zn 2+ ta có phản ứng xảy ra:
Zn(OH)2 + 2OH - → Zn(OH)4 2- [ hoặc ZnO2 2- + 2H2O ] + Đồ thị biểu diễn hai phản ứng trên như sau :
+ Tương tự khi cho từ từ dung dịch chứa OH - vào dung dịch chứa x mol H + và a mol Zn 2+ ta có đồ thị sau :
+ Cho từ từ dung dịch chứa H + vào dung dịch chứa a mol ZnO2 2- ta có phản ứng xảy ra :
Zn 2+ + 2OH - → Zn(OH)2↓ Zn(OH)2 + 2H + → Zn 2+ + 2H2O n OH- n Zn(OH) 2
+ Đồ thị biểu diễn hai phản ứng trên như sau :
+ Tương tự khi cho từ từ dung dịch chứa H + vào dung dịch chứa x mol OH - và a mol Zn2 2- ta co đồ thị sau : b Nhận xét :
Hình dáng của đồ thị : Tam giác cân
Tọa độ các điểm quan trọng : + Điểm xuất phát : ( 0, 0 )
+ Điểm cực đại ( kết tủa cực đại ) : ( 2a, a ) [a là số mol của Zn 2+ ] → kết tủa cực đại là a mol
Tỉ lệ trong đồ thị : ( 2 : 1 )
Bài 1 : Cho từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch ZnSO4 Kết quả thí nghiệm được biểu diễn ở đồ thị dưới đây
Dựa vào tỉ lệ đồ thị
Dựa vào tỉ lệ đồ thị và đồ thị phần lý thuyết, ta có thể thấy : a = 4a = 0,12.4 = 0,48 ( mol ) n OH - n Zn(OH) 2
Bài 2 : Cho từ từ dung dịch chứa x mol NaOH vào 300 ml dung dịch ZnSO4
1,5M thu được 19,8 gam kết tủa Tính giá trị của x là bao nhiêu ?
Từ đề bài → n Zn 2+ → kết tủa cực đại, n Zn(OH) 2
Ta có : n Zn 2+ = 0,45 ( mol ) → kết tủa cực đại = 0,45 ( mol ) n Zn(OH) 2 = 0,2 ( mol )
Bài 3 : Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch gồm a mol HCl và b mol ZnSO4 Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên sơ đồ sau :
Gọi kết tủa đạt cực đại = b ( mol )
Tính giá trị của x, b → tỉ lệ a : b
Gọi b là số mol kết tủa đạt cực đại n OH-
Bài 4 : Hòa tan hết m gam ZnSO4 vào nước được dung dịch X Nếu cho 110 ml dung dịch KOH 2M vào X thì được 3a mol kết tủa Mặt khác, nếu cho 140 ml dung dịch KOH 2M vào X thì thu được 2a mol kết tủa Tính m ?
Chia 2 TH, dựa vào dữ liệu đề bài cho vẽ đồ thị
Gọi x là số mol kết tủa cực đại Số mol KOH lần lượt là 0,22 mol và 0,28 mol
Vì khi tăng KOH số mol kế tủa giảm nên ứng với 0,28 mol KOH có phản ứng hòa tan kết tủa
TH1 : Ứng với 0,22 mol KOH không có phản ứng hòa tan kết tủa n OH- 0,4 + 4b
Từ đồ thị suy ra : 2.3a = 0,22 a = 11
TH2 : Ứng với 0,22 mol KOH có phản ứng hòa tan kết tủa n OH- 0,28 4x
2.2.3 CHUYÊN ĐỀ 3 : H + PHẢN ỨNG VỚI DUNG DỊCH CHỨA H + ,
𝐀𝐥𝐎 𝟐 − a Dáng của đồ thị : + Cho từ từ dung dịch chứa H + vào dung dịch chứa a mol AlO2 - ta có phản ứng xảy ra :
H + + AlO2 - + H2O → Al(OH)3↓ Al(OH)3 +3H + → Al 3+ + 3H2O + Đồ thị biểu diễn hai phản ứng trên như sau : n OH- 0,28 4x
BM = 1 1 ; BM BC = 3 1 ; BM BC = 3 1
Dáng của đồ thị : Tam giác không cân
Tọa độ các điểm quan trọng : + Điểm xuất phát : ( 0, 0 )
+ Điểm cực đại ( kết tủa cực đại ) : ( a, a ) [ a là số mol của Al 3+ ] → kết tủa cực đại là a mol
Tỉ lệ trong đồ thị : ( 1: 1 ) và ( 1: 3 ) n H+ n Al(OH) 3
Chú ý : Khi thêm H + vào dung dịch chứa OH - vào AlO 2 - thì H + phản ứng với
OH - trước sau đó H + mới phản ưng với AlO 2 - Đồ thị của bài toán sẽ có dạng :