Lời giới thiệu
Hóa học là môn khoa học thực nghiệm kết hợp giữa kiến thức lý thuyết và thực hành để kiểm chứng các kết quả Sau khi nghiên cứu lý thuyết, học sinh cần vận dụng vào các bài tập để củng cố kiến thức, nhưng các bài tập trong sách giáo khoa thường chưa phân dạng rõ ràng, gây khó khăn trong việc tiếp cận và làm bài Điều này khiến học sinh dễ bị lúng túng, ngại làm các bài tập tính toán và thiếu sự hứng thú học tập Vì vậy, giáo viên cần nghiên cứu kỹ bài giảng, xác định trọng tâm kiến thức để phân dạng nội dung phù hợp từng đối tượng học sinh, từ đó tạo động lực học tập, khơi dậy đam mê, giúp học sinh hiểu bài sâu và ghi nhớ lâu, đồng thời phát huy tính tích cực và chủ động trong học tập.
Trong quá trình giảng dạy môn Hóa ở trường THPT, đặc biệt là trong kỳ thi THPTQG, phần Hóa học đại cương được đánh giá là rất quan trọng và phong phú, với nhiều dạng bài tập đa dạng phù hợp với đối tượng học sinh khác nhau Khi học về sự điện li, học sinh thường gặp khó khăn do có nhiều khái niệm mới khiến các em lúng túng, đặc biệt khi kiến thức mới có sự khác biệt so với những gì các em đã biết, như việc dung dịch muối làm quỳ tím đổi màu Chính vì vậy, tôi mạnh dạn chọn đề tài “Phân dạng bài tập chương sự điện li” với mong muốn tạo ra tài liệu hữu ích giúp học sinh giải quyết các khó khăn trong việc làm bài tập liên quan đến sắt và hợp chất của sắt.
Tên sáng kiến
“ Phân dạng bài tập chương sự điện li”.
Tác giả
- Tác giả sáng kiến: Nguyễn Thị Phương Thúy
- Địa chỉ: Trường THPT Liễn Sơn – Lập Thạch – Vĩnh Phúc
- Số điện thoại: 0978.669.584 E- mail: nguyenthiphuongthuy.gvlienson@vinhphuc.edu.vn
Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến
- Tác giả sáng kiến: Nguyễn Thị Phương Thúy
Lĩnh vực áp dụng sáng kiến
- Có thể áp dụng sáng kiến để giảng dạy chương sự điện li trong hóa học lớp 11,làm tài liệu giảng dạy cho các thấy cô giáo.
Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu hoặc áp dụng thử: 7 Mô tả bản chất của sáng kiến
Cơ sở lý luận
Để phát triển kỹ năng giải bài tập hóa học, học sinh cần hiểu rõ bản chất của quá trình phản ứng Hóa học đại cương, đặc biệt là phần điện li, cung cấp kiến thức nền tảng quan trọng cho việc học và làm bài tập sau này Nắm vững lý thuyết về sự điện li giúp học sinh nhận thức rõ rằng phản ứng trong dung dịch là sự tương tác giữa các ion Sau khi học về sự điện li, các em sẽ hiểu rằng không phải tất cả muối đều tạo ra môi trường trung tính, điều này giúp giải thích lý do tại sao phản ứng muối có thể tạo ra môi trường axit hoặc kiềm trong dung dịch.
Trong hình thức thi trắc nghiệm hiện nay, việc giải nhanh các bài toán hóa học là một yêu cầu quan trọng giúp học sinh tiết kiệm thời gian làm bài Việc tìm phương pháp giải nhanh, như sử dụng phương trình ion rút gọn, không chỉ giúp rút ngắn thời gian mà còn nâng cao khả năng tư duy và phát hiện vấn đề trong quá trình làm bài Phương trình ion rút gọn được xem là một trong những phương pháp hiệu quả để giải nhanh các bài tập hóa học, góp phần nâng cao hiệu quả học tập của người học.
Cơ sở thực tiễn
Để giải quyết các bài toán về sự điện li một cách hiệu quả, chúng ta cần vận dụng linh hoạt các định luật bảo toàn như bảo toàn điện tích, bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố và bảo toàn electron Hiểu rõ các khái niệm liên quan, đặc biệt là xác định chất điện li mạnh, chất điện li yếu và các phương pháp chuyển đổi từ phương trình phân tử sang phương trình ion rút gọn để giúp đơn giản hóa các phương trình phức tạp thành những phương trình ion dễ hiểu hơn.
Phương pháp thực hiện
1 Khái quát kiến thức cơ bản về sự điện li.
2 Một số dạng bài tập mẫu.
3 Một số bài tập tự giải.
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
LÝ THUYẾT
1 Khái niệm sự điện li, chất điện li
Các axit, bazơ, muối khi tan trong nước phân li thành các ion làm cho dung dịch của chúng dẫn điện.
Sự điện li là quá trình phân li các chất thành các ion.
Những chất tan trong nước phân li thành các ion được gọi là chất điện li.
Ví dụ: phương trình điện li của NaCl được biểu diễn như sau:
2 Phân loại chất điện li
* Chất điện li mạnh: là chất khi tan trong nước, các phân tử hòa tan đều phân li ra ion.
Chất điện li mạnh bao gồm:
Các axit mạnh như HCl, HNO3, H2SO4, HClO4 và HClO3 là những chất có khả năng phân li hoàn toàn trong dung dịch, mang lại tính axit mạnh Ngoài ra, các bazơ mạnh như NaOH, KOH, Ca(OH)2 và Ba(OH)2 cũng là những bazơ tan, giúp dung dịch có tính kiềm cao Đồng thời, mọi muối tan như NaCl, CuSO4 và BaCl2 đều hòa tan hoàn toàn trong nước, đóng vai trò quan trọng trong các phản ứng hóa học và nhiều ứng dụng công nghiệp.
Chất điện li yếu là loại chất khi tan trong nước chỉ phân ly một phần số phân tử thành ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch Điều này giúp nhận diện các chất điện li yếu dựa trên khả năng phân li không hoàn toàn, ảnh hưởng đến tính chất và phản ứng của dung dịch Hiểu rõ đặc điểm của chất điện li yếu là quan trọng trong việc ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp và hóa học.
Chất điện li yếu bao gồm:
Các axit yếu: VD: H2S, H2CO3, CH3COOH,
Các bazơ yếu ( Các bazơ không tan): VD: Mg(OH)2, Fe(OH)3, Cu(OH)2,…
Phương trình điện li của chât điện li yếu được biểu diễn bằng mũi tên 2 chiều, của chất điện li mạnh bằng mũi tên 1 chiều.
Sự điện li của chất điện li yếu là quá trình thuận nghịch đạt trạng thái cân bằng động, khi tốc độ phân li và tốc độ kết hợp các ion tạo lại phân tử bằng nhau Quá trình này đảm bảo sự ổn định của hệ thống và thể hiện tính chất cân bằng trong các phản ứng hóa học Cân bằng điện li đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu rõ đặc điểm của các chất điện li yếu trong các phản ứng hóa học.
Cân bằng điện li tuân theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng Lơ-sa-tơ-li-ê
Ví dụ: Cân bằng sau tồn tại trong dung dịch CH3COOH CH3COO - + H + Cân bằng chuyển dịch thể nào? a) Khi nhỏ vài giọt dung dịch axit HCl đặc
[H + ] tăng Cân bằng chuyển dịch sang trái (nghịch) b) Khi nhỏ vài giọt dung dịch NaOH
Xảy ra phản ứng sau H + + OH - H2O
Do đó khi thêm NaOH vào thì [H + ] giảm nên cân bằng chuyển dịch sang phải (thuận)
1 Định nghĩa axit – bazơ theo thuyết A-rê-ni-ut
- Axit là những chất khi tan trong nước phân li ra cation H +
HCOOH H + + HCOO - Những axit khi tan trong nước mà phân tử phân li một nấc ra ion H + được gọi là axit một nấc VD: HCl, HBr, CH3COOH, HClO4 ……
Những axit khi tan trong nước mà phân tử phân li nhiều nấc ra ion H + là axit nhiều nấc VD: H2CO3, H2S, H2SO4, H3PO4, H3PO3 ……
H2CO3 là một axit hai nấc.
+ Thương thì axit HnX ( X là gốc axit) thì axit đó là axit n nấc.
+ Trừ axit H3PO3 là axit 2 nấc, H3PO2 là axit 1 nấc.
- Bazơ là những chất khi tan trong nước phân ra anion OH -
Ví dụ: NaOH Na + + OH -
Những bazơ khi tan trong nước mà phân tử phân li một nấc ra ion OH - được gọi là bazơ một nấc VD: KOH, NaOH ….
Những bazơ khi tan trong nước mà phân tử phân li nhiều nấc ra ion OH - được gọi là bazơ nhiều nấc VD: Ca(OH)2, Ba(OH)2, Mg(OH)2…
Mg(OH)2 Mg(OH) + + OH - Mg(OH) + Mg 2+ + OH - Mg(OH)2 là một bazơ hai nấc.
- Hiđrôxit lưỡng tính là hiđrôxit khi tan trong nước vừa có thể phân li như axit vừa có thể phân li như bazơ.
Một số Hiđrôxit lưỡng tính như Al(OH)₃, Zn(OH)₂, Cr(OH)₃, Pb(OH)₂, Sn(OH)₂, Be(OH)₂ thể hiện tính lưỡng tính, có khả năng phản ứng cả với axit và bazơ Trong đó, Al(OH)₃ và Zn(OH)₂ phân li theo kiểu bazơ, phản ứng tạo ra các ion và hợp chất vô cơ liên quan, chứng tỏ tính chất lưỡng tính đặc trưng của các hiđrôxit này.
Al(OH)3 Al 3+ + 3OH - Zn(OH)2 Zn 2+ + 2OH - Sự phân li theo kiểu axit của Al(OH)3, Zn(OH)2 như sau:
Al(OH)3 H + + AlO2 - + H2O Zn(OH)2 2H + + ZnO2 2-
2 Định nghĩa axit – bazơ theo thuyết Bron-stet
- Axit là chất nhường proton H +
- Bazơ là chất nhận proton H +
Axit Bazơ + H + Cặp axit – bazơ này được gọi là cặp axit – bazơ liên hợp
CH3COOH và CH3COO - được gọi là cặp axit – bazơ liên hợp
NH4 + và NH3 được gọi là cặp axit – bazơ liên hợp
- Chất lưỡng tính là chất vừa có thể nhường proton H + , vừa có thể nhận proton H +
Ví dụ: HS - , HCO3 - , H2PO4 - , HPO4 2- …
Do đó HCO3 - là một chất lưỡng tính
- Phân tử nước có thể đóng vai trò axit hay bazơ nên nước là một chất lưỡng tính
- Theo thuyết Bron-stêt axit, bazơ, chất lưỡng tính, trung tính có thể là phân tử hoặc ion
- Những chất không có khả năng cho hay nhận proton H + thì được gọi là chất trung tính Bao gồm:
Các cation: Li + , Na + , K + , Ca 2+ , Ba 2+ ( Các ion kim loại của các bazơ tan)
Các anion: Cl - , NO3 -, SO4 2-, Br - , ClO4 - ( Các gốc axit của các axit mạnh)
- Các cation từ Al 3+ Ag + sau khi bị hiđrat hóa thường được viết dưới dạng Al(H2O) 3+ … Ag(H2O) + Chúng thể hiện tính axit.
Ví dụ: Fe(H2O) 3+ + H2O Fe(OH) 2+ + H3O +
- Tính axit, bazơ của các hiđrôxit lưỡng tính rất yếu Vì vậy các hiđrôxít lưỡng tính không phản ứng được với dung dịch axit yếu, dung dịch bazơ yếu
Ví dụ: NaOH + Al(OH)3 NaAlO2 + 2H2O
Hoặc NaOH + Al(OH)3 Na[Al(OH)4]
NH3 + Al(OH)3 Không xảy ra phản ứng
H2O + CH3COO - CH3COOH + OH -
- Al(OH)3 không tan trong dung dịch NH3
- AgOH, Cu(OH)2 và Zn(OH)2 tan được trong dung dịch NH3. AgOH + 2 NH3 [Ag(NH3)2]OH
Cu(OH)2 + 4 NH3 [Cu(NH3)4](OH)2 ( màu xanh lam) Zn(OH)2 + 4 NH3 [Zn(NH3)4](OH)2
III Sự điện li của nước, pH, chất chỉ thị axit – bazơ
Nước là một chất điện li yếu
Tích số ion của nước: KH O=[H + ].[OH - ] Tích số ion của nước là hằng số ở nhiệt độ xác định
Tích số ion của nước ở nhiệt độ thường (25°C) là KH O = [H⁺].[OH⁻] = 10⁻¹⁴, và gần đúng có thể coi giá trị này là hằng số trong dung dịch loãng chứa các chất khác nhau Để đánh giá độ axit và độ kiềm của dung dịch, người ta sử dụng giá trị pH theo quy ước, giúp xác định chính xác tính chất của dung dịch một cách dễ dàng và chuẩn xác.
Nếu [H + ] -a M thì pH=a hay pH=-lg[H + ] Tương tự có [OH - ] -b M thì pOH=b hay pOH=-lg[OH - ] pH + pOH = a+b
Môi trường [H + ] (M) [OH - ] (M) pH Axit >10 -7
