SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH VĨNH PHÚC PHÒNG GD&ĐT THỊ XÃ PHÚC YÊN CHUYÊN ĐỀ ĐỘ TAN VÀ TINH THỂ HIDRAT HÓA Giáo viên Nguyễn Thị Mai Hằng Tổ Khoa học tự nhiên Trường THCS Xuân Hòa Phúc Yên Vĩnh Phúc Phú[.]
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH VĨNH PHÚC
PHÒNG GD&ĐT THỊ XÃ PHÚC YÊN
CHUYÊN ĐỀ
ĐỘ TAN VÀ TINH THỂ HIDRAT HÓA
Giáo viên: Nguyễn Thị Mai Hằng Tổ: Khoa học tự nhiên
Trường: THCS Xuân Hòa - Phúc Yên - Vĩnh Phúc
Phúc Yên, tháng 11 năm 2015
Trang 2
THÔNG TIN CHUNG VỀ CHUYÊN ĐỀ
1 Tên chuyên đề: “Độ tan và tinh thể hidrat hóa”
2 Tác giả:
Họ và tên: Nguyễn Thị Mai Hằng Năm sinh:
Trình độ chuyên môn: Thạc sĩ Chức vụ công tác: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THCS Xuân Hòa – Phúc Yên – Vĩnh Phúc
3 Đối tượng học sinh bồi dưỡng:
Đội tuyển HSG dự thi cấp huyện (thị xã), cấp tỉnh
4 Thời gian bồi dưỡng: 4 tiết
Trang 3Cũng như các môn học khác, Hóa học là một trong những môn học không thể thiếu trong trường THCS Hóa học là môn học thực nghiệm nó phản ánh các hiện tượng xảy ra trong cuộc sống và vũ trụ, trong đó “Bài toán về độ tan và tinh thể Hidrat” là dạng bài tập khá quan trọng trong quá trình Bồi dưỡng Học sinh giỏi Dạy và học hoá học ở các trường hiện nay đã và đang được đổi mới tích cực nhằm góp phần thực hiện thắng lợi các mục tiêu của trường THCS Ngoài nhiệm
vụ nâng cao chất lượng hiểu biết kiến thức và vận dụng kĩ năng, các nhà trường còn phải chú trọng đến công tác phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp Đây
là nhiệm vụ rất quan trọng trong việc phát triển giáo dục ở các địa phương Đặc biệt ở các trường THCS của thị xã
Xuất phát từ nhiệm vụ năm học do Phòng GD&ĐT với mục tiêu: “Nâng cao
số lượng và chất lượng ở các đội tuyển học sinh giỏi, đặc biệt là HSG cấp tỉnh” Tuy nhiên, trong giảng dạy các bài tập hóa học chúng ta thường gặp những bài toán về độ tan, tinh thể ngậm nước, chất kết tinh gây lúng túng cho học sinh khi giải bài tập Loại bài tập này thường gặp trong sách tham khảo bồi dưỡng học sinh giỏi, trong các kì thi học sinh giỏi, các kì thi vào các trường chuyên… Đây là loại bài tập có liên quan đến nhiều kiến thức, từ đó giúp học sinh phát triển tư duy lôgic, trí thông minh, óc tổng hợp và đặc biệt là phải nắm vững các kiến thức
đã học
Qua thực tiễn tìm hiểu, tham khảo các tư liệu trong giảng dạy hoá học, tôi đã xây
dựng và áp dụng chuyên đề: “Bài toán độ tan và tinh thể hidrat hóa” nhằm giúp các
em học sinh có kinh nghiệm trong giải toán hoá học, tạo cho các em có cách giải mới, nhanh gọn, dễ hiểu Từ đó các em có hứng thú, say mê học tập môn hoá học
II Mục đích và phạm vi chuyên đề:
1 Mục đích:
Nghiên cứu các kinh nghiệm về bồi dưỡng kĩ năng giải bài tập hoá học cho học sinh lớp 8, 9 dự thi HSG cấp tỉnh
Trang 42
Nêu ra phương pháp giải các dạng toán có các đại lượng tổng quát nhằm giúp học sinh nhận dạng và giải nhanh các bài tập hoá học liên quan đến các đại lượng tổng quát
2 Phạm vi chuyên đề:
Áp dụng với đối tượng học sinh khá, giỏi khối 9
Thời gian dự kiến bồi dưỡng: 1 buổi (4 tiết)
Trang 5mct: khối lượng chất tan (g)
mH2O: khối lượng nước (g)
Trang 6Ở 25oC : 100g H2O hòa tan 40 gam CuSO4 để tạo thành 140 gam dung dịch CuSO4 bão hòa
Vậy x = ? (g) CuSO4 để tạo thành 280 g dung dịch CuSO4 bão hòa
= 80 (g)
Trang 7- Tinh thể cần lấy và dung dịch cho sẵn có chứa cùng loại chất tan
Chú ý: Sử dụng định luật bảo toàn khối lượng:
mdd tạo thành = mtinh thể + mdd ban đầu
m chất tan trong dd tạo thành = mchất tan trong tinh thể + mchất tan trong dd ban đầu
= 89,6(g)
Đặt mCuSO.5HO= x(g)
2 4
1mol (hay 250g) CuSO4.5H2O chứa 160g CuSO4
Vậy x(g) CuSO4.5H2O chứa
250
160x
= 25
16x
(g)
mdd CuSO4 8% có trong dung dịch CuSO4 16% là: (560 - x) g
mct CuSO4 (có trong dd CuSO4 8%) là:
100
8 ).
560 ( x
=
25
2 ).
560 ( x
(g)
Ta có phương trình:
25
2 ).
560 ( x
+ 25
16x
= 89,6
Giải phương trình được: x = 80
Trang 8Áp dụng sơ đồ đường chéo:
64% 8
16% =>
% 8
5
4
2 4
ddCuSO
O H CuSO
1mol (hay 250g) CuSO4.5H2O chứa 160g CuSO4
Vậy x(g) …… chứa 44g CuSO4
Trang 9Khối lượng tinh thể CuSO4.5H2O cần lấy là: 68,75g
II BÀI TỐN XÁC ĐỊNH LƯỢNG KẾT TINH
TH1: Chất kết tinh khơng ngậm nước TH2: Chất kết tinh ngậm nước
B1: Xác định khối lượng chất tan (mct)
và khối lượng nước ( H O
2
m ) cĩ trong dung dịch bão hịa ở nhiệt độ cao
B2: Xác định khối lượng chất tan (mct)
cĩ trong dung dịch bão hịa ở nhiệt độ
thấp (lượng nước khơng đổi)
m m (nh iệ t độ cao ) m ( nhiệ t độ thấ p )
B1: Xác định khối lượng chất tan (mct)
và khối lượng ( H O
2
m ) cĩ trong dung dịch bão hịa ở nhiệt độ cao
B2: Đặt số mol của hiđrat bị kết tinh là a
(mol)
m (KT)ct H O
2
và m (KT)
B3: Lập phương trình biểu diễn độ tan
của dung dịch sau (theo ẩn a)
0
0
2 2
Trang 108
Bước 1: Xác định khối lượng chất tan (mct), khối lượng nước ( H O
2
m ) có trong dung dịch bão ở t0 cao (ở t0 thấp nếu bài toán đưa từ dung dịch có t0 thấp lên t0 cao)
Bước 2: Xác định khối lượng chất tan (mct) có trong dd bảo hòa của t0
Bước 3: Xác định lượng kết tinh
m(kt) = mct (ở nhiệt độ cao) - mct (ở nhiệt độ thấp)
(Nếu là toán đưa ddbh từ t 0 cao → thấp)
hoặc : m(kt thêm) = mct (ở nhiệt độ cao) - mct (ở nhiệt độ thấp)
604 g KCl và y = 604 - 204 = 400g H2O
Ở 200C SKCl = 34 gam
Nghĩa là 100g H2O hòa tan được 34g KCl
400g H2O hòa tan được a (g) KCl => a = 136
100
34 400
Vậy lượng muối KCl kết tinh trong dung dịch là:
mKCl = 204 - 136 = 68 g
Ví dụ 2:
Ở 120C có 1335g dung dịch CuSO4 bão hoà Đun nóng dung dịch lên đến
900C Hỏi phải thêm vào dung dịch bao nhiêu gam CuSO4 để được dung dịch bão hoà ở nhiệt độ này Biết ở 120C, độ tan của CuSO4 là 33,5 và ở 900C là 80
Giải
Ở 120C SCuSO4 = 33,5 gam
Trang 115 , 33
Bước 2: Đặt số mol của hiđrat bị kết tinh là a (mol) => mct (KT) và mH2O(KT)
Bước 3: Lập phương trình biểu diễn độ tan của dung dịch sau (theo ẩn a)
100100
) ( )
(
) ( )
)(
( 2
2 0
2 0
t O H
KT ct cao t ct
O H
ct
m m
m m
m
m S
Bước 4: Giải phương trình và kết luận
Ví dụ 1:
Độ tan của CuSO4 ở 850C và 120C lần lượt là 87,7g và 35,5g Khi làm lạnh
1877 gam dung dịch bão hòa CuSO4 từ 800C 120C thì có bao nhiêu gam tinh thể CuSO4.5H2O tách ra khỏi dung dịch
khối lượng H2O tách ra: 90x (g)
Trang 12Hãy xác đinh tinh thể MgSO4.6H2O tách khỏi dung dịch khi hạ nhiệt độ
1642 gam dung dịch bão hòa MgSO4 ở 800C xuống 200C Biết độ tan của MgSO4
khối lượng H2O tách ra: 108x (g)
Khối lượng MgSO4 tách ra : 120x (gam)
Ở 200C, SMgSO4 = 44,5 gam
Ta có phương trình :
100
5 , 44 108 1000
+ Nếu chất kết tinh không ngậm nước thì lượng nước trong hai dung
dịch bão hòa bằng nhau
+ Nếu chất rắn kết tinh có ngậm nước thì lượng nước trong dung dịch sau ít hơn trong dung dịch ban đầu:
là 9 gam Tìm công thức phân tử muối ngậm nước
Trang 1311
Giải
Trang 1412
Ở 800C , S = 28,3 gam
Nghĩa là:100g H2O hòa tan 28,3 gam chất tan tạo thành 128,3 gam dung dịch bão hòa 800g H2O 226,4gam 1026,4 gam dung dịch bão hòa
Khi làm nguội dung dịch thì khối lượng tinh thể tách ra 395,4 gam tinh thể
Phần dung dịch còn lại có khối lượng: 1026,4 - 395,4 = 631(g)
Ở 100CC, S = 9 gam
Nghĩa là: 100g H2O hòa tan 9 gam chất tan tạo thành 109 gam dung dịch bão hòa 52,1 gam 631 gam
Khối lượng muối trong tinh thể: 226,4 - 52,1 = 174,3(g)
Khối lượng nước trong tinh thể: 395,4 - 174,3 = 221,1(g)
Trong tinh thể, tỉ lệ khối lượng nước và muối là:
3 , 174
1 , 22 96 2
M n
Trang 15Ở 50oC, Độ tan của KCl là 42,6gam Nếu bỏ 120gam KCl vào 250gam nước
ở 50oC rồi khuấy kĩ thì lượng muối thừa không tan hết là bao nhiêu?
Đáp số: 13,5g
Bài 6:
Ở 20oC, Độ tan của K2SO4 là 11,1gam Phải hòa tan bao nhiêu gam K2SO4
vào 80 gam nước để được dung dịch bão hòa ở 20oC?
Đáp số: 8,88g
Bài 7:
Độ tan của muối KNO3 ở 100 oC là 248 gam Lượng nước tối thiểu để hòa tan
120 gam KNO3 ở 100 oC là bao nhiêu?
Đáp số: 48,4g
Bài 8:
Trang 1614
Ở 400C, độ tan của K2SO4 là 15 Hãy tính nồng độ phần trăm của dung dịch
K2SO4 bão hoà ở nhiệt độ này?
Đáp số: C% = 13,04%
Bài 9:
Tính độ tan của Na2SO4 ở 100C và nồng độ phần trăm của dung dịch bão hoà
Na2SO4 ở nhiệt độ này Biết rằng ở 100C khi hoà tan 7,2g Na2SO4 vào 80g H2O thì được dung dịch bão hoà Na2SO4
Trang 1715
Bài 16: (Đề thi HSG Đồng Tháp năm học 2013-2014)
Hòa tan hết 53 gam Na2CO3 trong 250 gam nước ở 180C thì được dung dịch bão hòa X
a Xác định độ tan của Na2CO3 trong nước ở 180C
b Tính nồng độ phần trăm của dung dịch X
Tính khối lượng NaCl kết tinh khi hạ nhiệt độ của 1800 g dung dịch NaCl 30
% ở 400C xuống 200C Biết độ tan của NaCl ở 200C là 36 g
Bài 21:
Cho 0.2 mol CuO tan trong H2SO4 20 % đun nóng, sau đó làm nguội dung dịch đến 100C Tính khối lượng tinh thể CuSO4.5H2O đã tách ra khỏi dung dịch Biết rằng độ tan của CuSO4 ở 100C là 17.4 g
Trang 18a Tính khối lượng chất rắn kết tinh? (ĐS: 13 g)
b Tính khối lượng H2O và khối lượng KClO3 trong dd? (ĐS: 26 g)
Bài 24:
Độ tan của Na2CO3 ở 200C là bao nhiêu? Biết ở nhiệt độ này khi hòa tan hết
143 g Na2CO3.10 H2O vào 160 g H2O thì thu được dung dịch bão hòa
Bài 26: (Đề thi HSG Vinh Tường năm học 2003 - 2004)
Xác định lượng kết tinh MgSO4.6H2O khi làm lạnh 1642g dung dịch bão hòa
từ 800C xuống 200C Biết độ tan của MgSO4 l 64,2 g (800C) và 44,5g (200C)
Đáp số: 624,4g
Bài 27 : (Đề thi HSG Phúc Yên năm học 2008 - 2009)
a Trong tinh thể hidrat của một muối sunfat kim loại hóa trị II Thành phần nước kết tinh chiếm 45,324% Xác định công thức của tinnh thể đó biết trong tinh thể có chứa 11,51% S
b Ở 100C độ tan của FeSO4 là 20,5 gam còn ở 200C là 48,6 gam Hỏi bao nhiêu gam tinh thể FeSO4.7H2O tách ra khi hạ nhiệt độ của 200 gam dung dịch FeSO4 bão hòa ở 500C xuống 100C
Đáp số: a/ FeSO4.7H2O
Trang 1917
Bài 27: (Đề thi HSG Vinh Phúc năm học 2011- 2012)
Biết độ tan của MgSO4 ở 200C là 35,5; ở 500C là 50,4 Có 400 gam dung dịch MgSO4 bão hòa ở 200C, nếu đun nóng dung dịch này đến 500C thì khối lượng muối MgSO4 cần hòa tan thêm để tạo dung dịch bão hòa ở 500C là bao nhiêu gam?
Đáp số: 43,985 gam
Bài 29: (Đề thi HSG Đồng Nai năm học2013- 2014)
Cho m gam tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl2 5% thu được kết tủa B và dung dịch X chỉ chứa một chất tan Nồng độ chất tan trong dung dịch X là 2,7536% Tìm công thức của M2CO3.10H2O
Đáp số: Na2CO3.10H2O
Bài 30:
Trong tinh thể hidrat của một muối sunfat kim loại hóa trị III Thành phần nước kết tinh chiếm 40,099% về khối lượng Xác định công thức của tinh thể đó biết trong tinh thể có chứa 7,92% N về khối lượng
Đáp số: Fe(NO3)3.9H2O
Bài 31: (Đề khảo sát HSG 9 lần 1 Phúc Yên năm học2013-2014)
Nung 8,08 gam một muối A, thu được sản phẩm khí và 1,6 gam một hợp chất rắn không tan trong nước Nếu sản phẩm khí đi qua 200 gam dung dịch NaOH 1,2% ở điều kiện xác định thì tác dụng vừa đủ, thu được một dung dịch gồm một muối có nồng độ 2,47% Viết công thức hóa học của muối A Biết khi nung số oxi hóa của kim loại không thay đổi
Đáp số: Fe(NO3)3.9H2O
Bài 32: (Đề thi HSG Đại học quốc gia Hà Nội năm học 2003-2004)
Hòa tan hoàn toàn 3,2 gam oxit M2Om trong dung dịch H2SO4 10% (vừa đủ) thu được dung dịch muối có nồng độ 12,9% Sau phản ứng đem cô bớt dung dịch
và làm lạnh nó thu được 7,868 gam tinh thể muối với hiệu suất 70% Xác định công thức của tinh thể muối đó
Đáp số: Fe(NO3)3.9H2O
Bài 33: (Đề thi HSG Đại học quốc gia Hà Nội năm học 2005-2006)
E là oxit của kim loại M, trong đó oxi chiếm 20% khối lượng Cho dòng khí CO (thiếu) đi qua ống sứ chứa x gam chất E đốt nóng Sau phản ứng khối lượng chất rắn còn lại trong ống sứ là y gam Hòa tan hết y gam này vào dung dịch HNO3 loãng dư thu được dung dịch F và khí NO duy nhất bay ra
Cô cạn dung dịch F thu được 3,7x gam muối G Giả thiết hiệu suất phản ứng là 100%
Xác định công thức của muối E, G Tính thể tích khí NO (đktc) theo x, y
Trang 2018
PHẦN III: KẾT LUẬN
Chuyên đề “Độ tan và tinh thể hidrat hóa” giúp học sinh chủ động lĩnh hội
kiến thức hơn, học sinh vận dụng linh hoạt với các kiểu, các dạng bài tập hơn
Việc phân loại các bài toán trong chuyên đề nhằm mục đích bồi dưỡng và phát triển kiến thức kỹ năng cho học sinh vừa bền vững, vừa sâu sắc; phát huy tối đa sự tham gia tích cực của học sinh Học sinh có khả năng tự tìm ra kiến thức, tự mình tham gia các hoạt động để củng cố vững chắc kiến thức, rèn luyện được kỹ năng Trong thực tế giảng dạy đội tuyển HSG nói chung và đội tuyển HSG hóa 9 nói riêng còn gặp nhiều khó khăn Xong chúng tôi vẫn cố gắng đầu tư hết mức mong muốn có một kết quả ngày càng cao hơn
Trên đây là một vài suy nghĩ của tôi về “Độ tan và tinh thể hidrat hóa” trong
vấn đề bồi dưỡng HSG hóa 8, 9
Chuyên đề sẽ không tránh khỏi những thiếu sót mong được sự tham góp của các bạn đồng nghiệp để chuyên đề đạt kết quả cao hơn
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Xuân Hòa, tháng 11 năm 2015
Người viết chuyên đề
Nguyễn Thị Mai Hằng
Trang 2119
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Ngô Ngọc An, Rèn kĩ năng giải toán hóa học 8, Nhà xuất bản giáo dục
2 Phạm Thái An - Nguyễn Văn Thoại, Tuyển chọn đề thi tuyển sinh vào lớp 10
chuyên, Nhà xuất bản Hà Nội
3 Hoàng Thành Chung, Những chuyên đề hay và khó hoá học THCS, Nhà xuất bản trẻ
4 Phạm Đức Bình, Phương pháp giải bài tập về kim loại, Nhà xuất bản giáo
dục
5 Nguyễn Đình Độ, Chuyên đề bồi dưỡng hoá học 8 - 9, NXB Đà Nẵng,
6 Đỗ Xuân Hưng, Hướng dẫn giải nhanh các bài tập trắc nghiệm hóa học, Nhà
xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội,
7 Võ Tường Huy, Tuyển tập 351 bài toán hóa học, Nhà xuất bản trẻ
8 Lê Đình Nguyên, 300 Bài tập hóa học vô cơ, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia
thành phố Hồ Chí Minh 2002
9 Quan Hán Thành, Phương pháp giải toán hóa học vô cơ, Nhà xuất bản trẻ
10 Cao Thị Thặng, Hình thành kỹ năng giải bài tập hóa học, Nhà xuất bản giáo
dục 1999
11 Vũ Anh Tuấn, Bồi dưỡng hóa học THCS, Nhà xuất bản giáo dục 2004
12 Bài tập nâng cao hoá học 9 - Lê Xuân Trọng Nhà xuất bản giáo dục 2004
13 Đào Hữu Vinh, 350 Bài toán hoá học chọn lọc, Nhà xuất bản Hà Nội
14 Hoàng Vũ, Chuyên đề bồi dưỡng hoá học 8 - 9, Nhà xuất bản Đồng Nai
15 Các tài liệu tham khảo khác và các đề thi học sinh giỏi một số tỉnh
Trang 22
20
MỤC LỤC
PHẦN MỘT: MỞ ĐẦU 1
I Cơ sở lý luận 1
II Mục đích và phạm vi chuyên đề: 1
PHẦN HAI: NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ 2
I- TOÁN VỀ ĐỘ TAN 2
1.1 Định nghĩa độ tan 2
1.2 Công thức tính 2
1.3 Vận dụng 2
2 Mối quan hệ giữa độ tan và nồng độ phần trăm 2
2.1 Công thức 2
2.2 Vận dụng 2
Dạng 1: Bài toán có liên quan đến độ tan 3
Dạng 2: Bài toán liên quan giữa độ tan của một chất và nồng độ phần trăm dung dịch bão hoà của chất đó 3
Dạng 3: Bài toán tính lượng tinh thể ngậm nước cần cho thêm vào dung dịch cho sẵn 4
II BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH LƯỢNG KẾT TINH 5
1 Đặc điểm 5
2 Cách giải toán 6
3 Vận dụng 6
Dạng 1: Bài toán tính lượng tinh thể tách ra hay thêm vào không ngậm nước khi thay đổi nhiệt độ một dung dịch bão hoà cho sẵn 6
Dạng 2: Bài toán tính khối lượng khối lượng tinh thể tách ra hay thêm vào có ngậm H2O, khi thay đổi nhiệt độ một dung dịch bão hoà cho sẵn 7
Dạng 3: Xác định công thức tinh thể ngậm nước 9
PHẦN BA: KẾT LUẬN 15
TÀI LIỆU THAM KHẢO 16