Phân loại và phương pháp giải bài tập phần kim loại chương trình lớp 12 thpt

Lịch sử vấn đề nghiên cứu Đã có nhiều công trình nghiên cứu về bài tập kim loại, nhiều sách tham khảo về phân loại và ph-ơng pháp giải bài tập kim loại của các tác giả nh- Cao Cự Giác, N

Tr-ờng đại học vinh

Nội dung t rang

Mục lục……… …… ………1

Mở đầu……… ………3

1 Lí do chọn đề tài 3

2 Lịch sử vấn đề nghiên cứu 4

3 Mục đích – Nhiệm vụ nghiên cứu 4

4 Đối t-ợng nghiên cứu 4

5 Ph-ơng pháp nghiên cứu 5

6 Những đóng góp của đề tài 5

Ch-ơng 1: Cơ sở lí luận về bài tập hoá học……… … 6

1.1 Khái niệm về bài tập hoá học 6

1.2 Tác dụng của bài tập hoá học 6

1.3 Phân loại bài tập hoá học 10

1.4 Hệ thống kết cấu ch-ơng trình sách giáo khoa phần kim loại lớp 12 12

Ch-ơng 2: Phân loại và ph-ơng pháp giải bài tập hoá học phần kim loại……… 18

2.1 Cơ sở phân loại bài tập kim loại 18

2.2 Phân loại và ph-ơng pháp giải bài tập kim loại 19

2.2.1 Bài tập kim loại tác dụng với n-ớc 19

2.2.2 Bài tập kim loại tác dụng với dung dịch kiềm 22

2.2.3 Bài tập kim loại mạnh khử oxit của kim loại yếu (phản ứng nhiệt nhôm) 26

2.2.4 Bài tập kim loại tác dụng với dung dịch axit 29

2.2.4.1 Một kim loại tác dụng với dung dịch 1 axit 30

2.2.4.2 Một kim loại tác dụng với dung dịch hỗn hợp axit 33

2.2.4.3 Hỗn hợp kim loại tác dụng với dung dịch 1 axit 35

2.2.4.4 Hỗn hợp kim loại tác dụng với dung dịch hỗn hợp axit 38

2.2.5 Bài tập kim loại tác dụng với dung dịch muối 41

2.2.5.2 Một kim loại tác dụng với dung dịch hỗn hợp 2 muối 43

2.2.5.3 Hỗn hợp 2 kim loại tác dụng với dung dịch 1 muối 47

2.2.5.4 Hỗn hợp kim loại tác dụng với dung dịch hỗn hợp muối 50

2.2.6 Bài tập điện phân - Xác định thế điện cực 55

2.2.6.1 Điện phân nóng chảy 1 chất hoặc dung dịch của 1 chất 56

2.2.6.2 Điện phân dung dịch chứa 2 chất khác nhau 58

2.2.6.3 Điện phân các dung dịch trong các bình điện phân mắc nối tiếp nhau 60

2.2.6.4 Tìm suất điện động của pin điện hoá - Xác định thế điện cực của các kim loại 61

2.2.7 Bài tập xác định tên kim loại 63

2.2.7.1 Dựa vào cấu hình electron suy ra tên kim loại 63

2.2.7.2 Tính trực tiếp khối l-ợng mol nguyên tử M, M của kim loại 63

2.2.7.3 Tính khoảng khối l-ợng mol M, M (a<M<b) của kim loại 66

2.2.7.4 Lập hàm số M = f(n) với n là hoá trị của kim loại (n = 1  4) 69

Ch-ơng 3: Thực nghiệm s- phạm……… …….…….72

3.1 Mục đích của thực nghiệm s- phạm……….……… … 72

3.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm s- phạm……….………72

3.3 Ph-ơng pháp thực nghiệm s- phạm……….……… …… 72

3.4 Kết quả thực nghiệm s- phạm……….……… …… 73

Phần kết luận……… 78

Tài liệu tham khảo 79

Phụ lục 1………81.

Phụ lục 2………89

Phụ lục 3……… 90

1 Lí do chọn đề tài

Chúng ta đang sống trong thời đại mà trình độ khoa học - công nghệ phát triển nhanh ch-a từng thấy và đã ảnh h-ởng sâu sắc đến sự phát triển của mỗi quốc gia, cũng nh- đến mọi hoạt động hàng ngày của mỗi cá nhân Trong thời kỳ

đổi mới và hội nhập của n-ớc ta hiện nay, việc đào tạo nên những con ng-ời thực

sự, năng động và giàu tính sáng tạo để họ thích ứng đ-ợc với sự phát triển nhanh chóng của xã hội là điều vô cùng cần thiết

Điều 24 luật giáo dục cũng xác định “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh, phù hợp với đặc

điểm của từng lớp học, môn học, bồi dưỡng phương pháp tự học ”

Theo tinh thần cơ bản đó, việc rèn luyện ph-ơng pháp tự học cho họ sinh cần đ-ợc tiến hành trong suốt thời gian các em ngồi trên ghế nhà tr-ờng thông qua quá trình s- phạm đối với tất cả các môn học nói chung và môn học hoá học nói riêng

Bài tập là một trong những ph-ơng tiện dạy hoá học rất quan trọng và hiệu quả Điều mà các giáo viên cần quan tâm là làm thế nào để sử dụng bài tập hoá học sao cho đạt hiệu quả cao nhất

Thực tế dạy học ở tr-ờng phổ thông hiện nay, nhiều giáo viên còn ch-a tìm

ra đ-ợc câu trả lời nên dạy bài tập hoá học nh- thế nào để đạt hiệu quả cao nhất Thông th-ờng thì giáo viên ra bài tập và học sinh chỉ giải những bài tập đó sao cho

ra kết quả Nh- vậy học sinh học một cách thụ động, năng lực làm việc không cao vì l-ợng kiến thức phải nắm rất nhiều Do đó đòi hỏi giáo viên phải làm thế nào để thông qua một bài tập học sinh có thể nắm thêm đ-ợc nhiều bài nữa Làm đ-ợc

điều đó thì học sinh không những nắm đ-ợc kiến thức chắc chắn ,sâu sắc và chủ

động mà còn có ý nghĩa rút ngắn thời gian nghiên cứu bài

Phần kim loại là một phần đóng vai trò rất quan trọng trong ch-ơng trình hoá học 12 Bài tập ở phần này rất nhiều không thể giải hết tất cả đ-ợc Thực tế cho thấy th-ờng các em chỉ giải những bài tập quen thuộc và lúng túng khi gặp những bài tập mới mặc dù không khó do các em không nhìn ra đ-ợc dạng toán, ch-a biết

thì phải rèn luyện cho học sinh có kỹ năng làm bài tốt, nhận dạng nhanh loại bài tập để đ-a ra đ-ợc ph-ơng pháp giải thích hợp Vì các lí do trên chúng tôi lựa chọn

đề tài “Phân loại và ph-ơng pháp giải bài tập kim loại’’ làm khoá luận tốt

nghiệp

2 Lịch sử vấn đề nghiên cứu

Đã có nhiều công trình nghiên cứu về bài tập kim loại, nhiều sách tham khảo

về phân loại và ph-ơng pháp giải bài tập kim loại của các tác giả nh- Cao Cự Giác, Ngô Ngọc An, Nguyễn Ph-ớc Hoà Tân đã đ-ợc xuất bản

Một số luận văn về bài tập kim loại nh-:

- Xây dựng hệ thống bài tập trắc nghiệm khách quan phần kim loại (ch-ơng trình lớp 12) - Nguyễn Thị Hải Yến - 2007

đã đ-ợc bảo vệ tại khoa hoá tr-ờng Đại học Vinh

3 Mục đích - nhiệm vụ nghiên cứu

3.1 Mục đích nghiên cứu

- Góp phần nâng cao chất l-ợng dạy và học hoá học ở tr-ờng THPT

- Giúp giáo viên và học sinh có cái nhìn hệ thống về bài tập kim loại, ph-ơng pháp giải cho mỗi loại bài tập

3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về bài tập hoá học

- Nghiên cứu nội dung, cấu trúc ch-ơng trình hoá học phổ thông lớp 12 phần kim loại

- Phân loại và xây dựng ph-ơng pháp giải cho bài tập kim loại lớp 12

- Thực nghiệm s- phạm để xác định tính khả thi, hiệu quả của đề tài

4 Đối t-ợng nghiên cứu

- Quá trình dạy và học hoá học ở tr-ờng THPT

- Hệ thống các cách phân loại và các ph-ơng pháp giải bài tập nói chung và bài tập kim loại nói riêng ở tr-ờng THPT

- Nghiên cứu lí thuyết về lí luận dạy học nói chung và lí luận về bài tập nói riêng, nghiên cứu SGK, sách tham khảo về bài tập kim loại

- Điều tra cơ bản, phỏng vấn, dự giờ

- Thực nghiệm s- phạm

- Xử lí kết quả thực nghiệm bằng ph-ơng pháp thống kê

6 Những đóng góp của đề tài

6.1 Về mặt lí luận

- Xây dựng đ-ợc cơ sở lý luận của bài tập hóa học, làm sáng tỏ tác dụng và

vai trò to lớn của bài tập hóa học đối với việc dạy và học hóa học ở tr-ờng phổ thông

- Đ-a ra hệ thống phân loại bài tập hoá học nói chung và bài tập kim loại nói

riêng, xây dựng ph-ơng pháp giải cho các dạng bài tập kim loại t-ơng ứng

6.2 Về mặt thực tiễn

- Cung cấp hệ thống bài tập theo cách phân loại và đ-a ra ph-ơng pháp giải cho các dạng bài phần kim loại lớp 12 cho giáo viên và học sinh

Ch-ơng 1

Cơ sở lí luận về bài tập hoá học

1.1 Khái niệm về bài tập hoá học Bài tập hoá học là một hoặc nhiều vấn đề (câu hỏi hoặc bài toán) mà ng-ời giải quyết phải trả lời đ-ợc thông qua các hoạt động của t- duy

Mỗi loại bài tập có tính chất và tác dụng riêng, tuy nhiên trong khuôn khổ có

hạn, luận văn chỉ trình bày loại bài tập định l-ợng tức bài toán hoá học

Bài tập định l-ợng hay còn gọi là bài toán hoá học là loại bài tập vừa có tính hoá học (cần dùng đến kiến thức hoá học, ngôn ngữ hoá học mới giải đ-ợc) và vừa

có tính toán học (cần dùng các kỹ năng toán học mới giải đ-ợc) Đối với học sinh, giải bài tập là một ph-ơng pháp học tập tích cực Để giải bài toán hoá học học sinh cần phải hiểu rõ các dữ kiện, các yêu cầu cần giải quyết, xác định các b-ớc giải và các thao tác cần thiết Do đó khi giải bài toán hoá học, những kiến thức học sinh đã lĩnh hội trong quá trình học tập đ-ợc củng cố, đào sâu, vận dụng Việc hoàn thành

và phát triển kỹ năng giải các bài toán hoá học cho phép thực hiện những mối liên

hệ qua lại mới giữa các tri thức thuộc cùng một trình độ của cùng một năm học và thuộc những trình độ khác nhau của những năm học khác nhau cũng nh- giữa tri thức và kỹ năng Thông qua bài tập, giáo viên có thể kiểm tra đ-ợc khả năng tiếp thu kiến thức của học sinh, đồng thời phát hiện những sai sót, yếu kém của học sinh mà qua đó có kế hoạch rèn luyện kịp thời

1.2 Tác dụng của bài tập hoá học

1.2.1 Bài tập hóa học có tác dụng làm cho học sinh hiểu sâu hơn và làm chính xác hóa các khái niệm đã học

Học sinh có thể học thuộc lòng các khái niệm, các định luật, nh-ng nếu không qua việc giải bài tập, học sinh ch-a thể nào nắm vững những cái mà học sinh đã thuộc lòng Bài tập hóa học sẽ rèn luyện cho học sinh kỹ năng vận dụng

đ-ợc các kiến thức đã học, biến những kiến thức tiếp thu đ-ợc qua các bài giảng của thầy thành kiến thức của chính mình

Ví dụ: Hoà tan 2,7g Al vào l-ợng d- dung dịch H2SO4 ch-a rõ nồng độ thấy

1.2.2 Bài tập hóa học đào sâu mở rộng sự hiểu biết một cách sinh

động phong phú mà không làm nặng nề khối l-ợng kiến thức của học sinh

Chỉ có vận dụng kiến thức vào việc giải bài tập học sinh mới nắm vững kiến thức một cách sâu sắc Hơn nữa, một số bài tập với các tình huống có vấn đề sẽ tạo hứng thú cho học sinh tiếp thu kiến thức đ-ợc mở rộng hơn từ lý thuyết phản ứng

đã học

khí không màu hoá nâu trong không khí và một l-ợng chất rắn không tan có khối

l-ợng m gam Tìm giá trị của V và m

Phân tích: Với bài tập này, nếu học sinh hấp tấp vội vàng sẽ chỉ viết một

nắm chắc kiến thức thì sẽ nhận ra ngay đây là tình huống có vấn đề khiến cho học

hoá sẽ đ-ợc thực tế hoá Đây cũng là cách mở rộng kiến thức ở bài tập vì không có

thời gian đề cập nhiều ở bài giảng lí thuyết

1.2.3 Bài tập hóa học củng cố kiến thức cũ một cách th-ờng xuyên và

hệ thống hóa các kiến thức đã học

Kiến thức cũ nếu chỉ đơn thuần nhắc lại sẽ làm cho học sinh nhàm chán vì không có gì mới và hấp dẫn Bài tập hóa học sẽ ôn tập, củng cố và hệ thống hóa kiến thức một cách thuận lợi nhất Một số đáng kể bài tập đòi hỏi học sinh phải vận dụng tổng hợp kiến thức của nhiều nội dung, nhiều ch-ơng, nhiều bài khác nhau Qua việc giải các bài tập hóa học này, học sinh sẽ tìm ra mối liên hệ giữa các nội

dung của nhiều bài, ch-ơng khác nhau từ đó sẽ hệ thống hóa kiến thức đã học

Ví dụ: Đối với ch-ơng trình 12 sau khi học xong bài Fe có bài tập sau:

Chia m gam hỗn hợp A gồm Ba, Al, Fe thành 3 phần bằng nhau:

- Phần 2 cho vào dung dịch NaOH d- thấy có 6,944 lít khí bay ra

- Phần 3 cho vào dung dịch HCl d- thu đ-ợc 9,184 lít khí

Tìm m và tính khối l-ợng mỗi kim loại trong hỗn hợp A Các khí đo ở đktc

Phân tích: Để giải đ-ợc bài tập này, học sinh phải nắm đ-ợc tính chất hoá

học của Fe và cả ch-ơng tr-ớc là kim loại kiềm thổ và nhôm Nh- vậy qua bài tập này chúng ta đã giúp học sinh ôn lại kiến thức của phần tr-ớc cũng nh- phần vừa

- Các tính toán đại số: qui tắc tam suất, giải ph-ơng trình và hệ ph-ơng trình;

kỹ năng nhận biết các hóa chất…

- Kỹ năng giải từng loại bài tập khác nhau

Qua việc th-ờng xuyên giải các bài tập hỗn hợp, lâu dần học sinh sẽ thuộc các kí hiệu hóa học, nhớ hóa trị, số oxi hóa của các nguyên tố, …

1.2.5 Bài tập hóa học tạo điều kiện để t- duy học sinh phát triển

Bài tập hóa học phát triển năng lực nhận thức, rèn luyện trí thông minh cho học sinh Khi giải một bài tập, học sinh đ-ợc rèn luyện các thao tác t- duy nh- phân tích, tổng hợp, so sánh, diễn dịch, qui nạp Và học sinh buộc phải nhớ lại các kiến thức đã học mà có liên quan đến đề bài, xác định mối liên hệ giữa những điều kiện đã cho và yêu cầu của đề để tìm ra cách giải tối -u nhất Qua đó t- duy của học sinh đ-ợc phát triển, tính tích cực, độc lập của học sinh đ-ợc nâng cao

Ví dụ : Cho 6,8g hỗn hợp Fe ,CuO tác dụng với HCl thu đựơc chất rắn B và

dung dịch A Cho tiếp dung dịch HCl d- vào thì tan một phần còn lại 1,28g chất rắn không tan Lọc bỏ chất rắn thêm NaOH d- vào và lọc kết tủa nung trong môi

tr-ờng không có không khí thu đ-ợc 6g chất rắn Tìm khối l-ợng mỗi chất trong hỗn hợp đầu

Phân tích: Để giải đ-ợc bài tập này, học sinh phải nhớ lại tính chất hoá học

của kim loại, oxit kim loại khi có tác dụng với axit không có tính oxi hoá Học sinh phải phân tích, lập luận đ-ợc tại sao sau hai lần cho HCl vào thì còn một chất rắn không tan mà đáng ra cả Fe và CuO đều tan hết trong HCl d- Đến đây học sinh phải dự đoán đ-ợc chất không tan là Cu, nh-ng Cu sinh ra từ đâu? Để trả lời câu hỏi này học sinh phải suy luận đ-ợc các ph-ơng trình phản ứng khi cho Fe, CuO

CuO d-, Fe d- Cho HCl d- vào chất B thì Fe và CuO d- tan hết, còn lại Cu Từ suy luận này học sinh sẽ tìm ra đuợc cách giải thích hợp

1.2.6 Tác dụng giáo dục t- t-ởng

Khi giải bài tập hóa học, học sinh đ-ợc rèn luyện về tính kiên nhẫn, tính trung thực trong lao động học tập, tính độc lập, sáng tạo khi xử trí các vấn đề xảy

ra Mặt khác, việc tự mình giải các bài tập hóa học còn giúp cho học sinh rèn luyện tinh thần kỉ luật, biết tự kiềm chế, có cách suy nghĩ và trình bày chính xác, khoa học, nâng cao lòng yêu thích bộ môn hóa học Tác dụng này đ-ợc thể hiện rõ trong tất cả các bài tập hóa học Bài toán hóa học gồm nhiều b-ớc để đi đến đáp số cuối cùng Nếu các em sai ở bất kì một khâu nào sẽ làm cho hệ thống bài toán bị sai

Ví dụ: Cho m1 g hỗn hợp gồm Mg và Al vào m2 g dung dịch HNO3 24%

đ-ợc hốn hợp khí Y Dẫn Y từ từ qua dung dịch NaOH d-, có 4,48lít hỗn hợp khí Z

đ-ợc l-ợng kết tủa lớn nhất thì thu đ-ợc 62,2 g kết tủa

Phân tích: Để giải đ-ợc bài tập này học sinh phải thực hiện từng b-ớc một

các phản ứng, nhìn nhận bản chất vấn đề để tìm ra cách giải thích hợp, nếu học sinh hấp tấp, vội vàng, tính sai ở bất kì b-ớc nào thì cả hệ thống bài toán sẽ sai

Bài tập hóa học có nội dung thực nghiệm còn có tác dụng rèn luyện tính cẩn thận, tuân thủ triệt để qui định khoa học, chống tác phong luộm thuộm dựa vào kinh nghiệm lặt vặt, ch-a khái quát, vi phạm những nguyên tắc của khoa học

1.2.7 Giáo dục kĩ thuật tổng hợp

Bộ môn hóa học có nhiệm vụ giáo dục kỹ thuật tổng hợp, còn bài tập hóa học thì tạo điều kiện cho nhiệm vụ này phát triển vì những vấn đề kỹ thuật của sản xuất đ-ợc chuyển tải thành nội dung trong các bài tập hóa học nh-: hiệu suất, cách

nhiệt nhôm, sản xuất gang thép, …

Ví dụ: Tính khối l-ợng quặng chứa 92,8% Fe3O4 để sản xuất 10 tấn gang

chứa 4% cacbon và 1 số tạp chất biết hiệu suất của quá trình là 87,5%

Phân tích: Với bài tập này học sinh phải hiểu đ-ợc gang có thành phần chủ

yếu là gì, biết đ-ợc nguyên liệu sản xất gang và hiểu đ-ợc các quá trình sản xuất

trên thực tế không đạt hiệu suất 100%

Bài tập hóa học còn cung cấp cho học sinh những số liệu lý thú của kĩ thuật, những số liệu mới về phát minh, về năng suất lao động, về sản l-ợng ngành sản xuất giúp học sinh hòa nhịp với sự phát triển của khoa học, kĩ thuật thời đại mình

đang sống

Chính vì các tác dụng của bài tập hóa học kể trên, chúng ta với t- cách là ng-ời giáo viên, phải rèn luyện cho học sinh khả năng giải bài tập hóa học th-ờng xuyên để học sinh phát triển t- duy, nâng cao kiến thức và đặc biệt là càng thêm tự tin và hứng thú học tập môn hóa học

1.3 PHÂN LOạI BàI TậP HóA HọC Hiện nay có nhiều cách phân loại bài tập khác nhau trong các tài liệu giáo khoa Vì vậy cần có cách nhìn tổng quát về các dạng bài tập dựa vào việc nắm chắc các cơ sở phân loại

1.3.1 Phân loại dựa vào nội dung toán học của bài tập

1.3.2 Phân loại dựa vào hoạt động của học sinh khi giải bài tập

1.3.3 Phân loại dựa vào nội dung hóa học của bài tập

1.3.4 Dựa vào nhiệm vụ và yêu cầu của bài tập

1.3.5 Dựa vào khối l-ợng kiến thức, mức độ đơn giản hay phức tạp của bài tập

1.3.8 Dựa vào mục đích sử dụng

 Bµi tËp dïng cñng cè kiÕn thøc

Mçi c¸ch ph©n lo¹i cã nh÷ng -u vµ nh-îc ®iÓm riªng cña nã, tïy mçi tr-êng hîp cô thÓ mµ gi¸o viªn sö dông hÖ thèng ph©n lo¹i nµy hay hÖ thèng ph©n lo¹i kh¸c hay kÕt hîp c¸c c¸ch ph©n lo¹i nh»m ph¸t huy hÕt -u ®iÓm cña nã

1.4 HÖ thèng kÕt cÊu ch-¬ng tr×nh s¸ch gi¸o khoa phÇn kim lo¹i líp 12

1.4.1 S¸ch gi¸o khoa ho¸ häc 12 - N©ng cao: gåm 3 ch-¬ng Ch-¬ng 5: §¹i c-¬ng vÒ kim lo¹i

lo¹i

Môc tiªu ch-¬ng

 KiÕn thøc:

 Gióp häc sinh biÕt ®-îc vÞ trÝ c¸c nguyªn tè kim lo¹i trong b¶ng tuÇn hoµn, tÝnh chÊt vµ øng dông cña hîp kim, mét sè kh¸i niÖm míi trong ch-¬ng vÒ pin ®iÖn ho¸ häc, sù ®iÖn ph©n

 Gi¶i thÝch ®-îc tÝnh chÊt vËt lý vµ ho¸ häc chung cña kim lo¹i, ý nghÜa cña d·y ®iÖn ho¸ chuÈn, c¸c ph¶n øng ho¸ häc x¶y ra trªn pin ®iÖn ho¸ vµ

quá trình điện phân chất điện ly, điều kiện, bản chất sự ăn mòn điện hoá, biện pháp chống ăn mòn kim loại, hiểu đ-ợc các ph-ơng pháp điều chế kim loại cụ thể

 Kỹ năng : Biết vận dụng dãy điện hoá chuẩn của kim loại, tính toán

khối l-ợng, l-ợng chất liên quan đến quá trình điện phân, thực hiện các thí nghiệm trong ch-ơng

 Tình cảm thái độ: Có ý thức vận dụng các biện pháp bảo vệ kim loại

trong đời sống và lao động của các cá nhân và cộng đồng xã hội

Ch-ơng 6: Kim loại kiềm - Kim loại kiềm thổ - Nhôm

 Học sinh hiểu: Tính chất hoá học của kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm

và một số hợp chất của Na, Ca và Al Ph-ơng pháp điều chế kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm

 Kỹ năng:

 Tìm hiểu tính chất chung của nhóm nguyên tố theo quy trình dự đoán tính chất - Rút ra kết luận

 Viết các ph-ơng trình hoá học biểu diễn tính chất hoá học của chất

 Thiết lập mối liên hệ giữa tính chất và ứng dụng

 Giải đ-ợc các bài tập có liên quan trong ch-ơng

 Tình cảm thái độ: Vận dụng các kiến thức về kim loại kiềm, kiềm thổ,

nhôm để giải thích hiện t-ợng và giải quyết một số vấn đề thực tiễn sản xuất

Ch-ơng 7: Crôm - Sắt - Đồng

chúng

về các kim loại Ag, Au, Ni, Zn, Sn, Pb

 Cấu tạo đơn chất của một số kim loại chuyển tiếp

 HS hiểu sự xuất hiện các trạng thái oxi hoá, tính chất lý hoá học của một số đơn chất và hợp chất, sản xuất và ứng dụng của một số chất

 Kỹ năng: Vận dụng kiến thức để giải thích tính chất của các chất, ph-ơng

pháp đoán và so sánh để tìm hiểu tính chất của các chất

 Tình cảm, thái độ: Yêu quý thiên nhiên và bảo vệ tài nguyên khoáng

sản, vận dụng kiến thức đã học để khai thác, giữ gìn và bảo vệ môi tr-ờng

1.4.2 Sách giáo khoa hoá học 12 - Cơ bản: Gồm 3 ch-ơng Ch-ơng V: Đại c-ơng về kim loại

loại

Mục tiêu ch-ơng

 Kiến thức:

 HS biết vị trí, đặc điểm về cấu tạo nguyên tử, tính chất vật lý và hoá học chung của kim loại, dãy điện hoá kim loại, khái niệm về hợp kim và cấu tạo của hợp kim, các ph-ơng pháp điều chế kim loại

 HS hiểu nguyên nhân gây ra tính chất vật lý, hoá học của kim loại

 Kỹ năng: Rèn luyện kỹ năng từ cấu tạo của nguyên tử kim loại suy ra

tính chất, giải bài tập về kim loại, làm những thí nghiệm đơn giản về kim loại

Ch-ơng VI: Kim loại kiềm - Kim loại kiềm thổ - Nhôm

thổ

 Bài 28: Luyện tập: Tính chất của kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ và hợp chất của chúng

 HS hiểu nguyên nhân gây ra tính khử mạnh của kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm

 Kỹ năng: Từ cấu tạo nguyên tử suy ra tính chất, giải bài tập về kim loại

kiềm, kiềm thổ, nhôm, tiến hành một số thí nghiệm đơn giản

 Tình cảm thái độ: Có thái độ tích cực, tự giác trong học tập

 Từ cấu tạo nguyên tử suy ra tính chất

 Giải bài tập về sắt và một số hợp chất

 Tiến hành một số thí nghiệm đơn giản

 Tình cảm, thái độ:

 Có thái độ tích cực, tự giác, hợp tác trong học tập

 Có ý thức bảo vệ những đồ vật bằng sắt (chống gỉ)

nh-: nồng độ mol, dung dịch lỏng, đặc, vừa đủ, …)

ch-a nắm đ-ợc các định luật cơ bản của hóa học

phản ứng, đổi số mol, V, nồng độ, lập tỉ lệ, …)

giả thiết, giả thiết với kết luận để có thể lựa chọn và sử dụng ph-ơng pháp thích hợp đối với từng bài cụ thể

Cũng nh- với bài tập hoá học nói chung, bài tập kim loại nói riêng cũng có nhiều cách phân loại khác nhau

2.1.1 Dựa vào nội dung

o Bài tập đại c-ơng về kim loại

o Bài tập kim loại phân nhóm chính nhóm IA

o Bài tập kim loại phân nhóm chính nhóm IIA

o Bài tập về kim loại nhôm và hợp chất của nó

o Bài tập về kim loại chuyển tiếp (Cr – Fe – Cu)

2.1.2 Dựa vào ph-ơng pháp giải bài tập

o Bài tập áp dụng định luật bảo toàn electron

o Bài tập áp dụng định luật bảo toàn khối l-ợng, tăng giảm khối l-ợng

o Bài tập dựa vào các giá trị trung bình

o Bài tập áp dụng định luật bảo toàn điện tích

o Bài tập tính theo công thức và ph-ơng trình

o Bài tập sử dụng ph-ơng pháp ghép ẩn số

2.1.3 Dựa vào tính chất của kim loại

o Bài tập kim loại tác dụng với n-ớc

o Bài tập kim loại tác dụng với dung dịch kiềm

o Bài tập kim loại tác dụng với axít

o Bài tập kim loại tác dụng với muối

o Bài tập về xác định thế điện cực, điện phân, định luật Faraday

o Bài tập xác định tên kim loại Mỗi cách phân loại đều có những -u điểm riêng của nó Tuy nhiên cách phân loại theo tính chất của kim loại phù hợp khi giảng dạy tất cả các ch-ơng của kim loại, mặt khác ch-a có một tác giả nào thật sự đi sâu nghiên cứu theo cách phân loại này Vì thế luận văn của chúng tôi xin trình bày theo cách phân loại thứ 3 tức phân loại theo tính chất của kim loại

2.2 Phân loại và ph-ơng pháp giải bài tập kim loại

2.2.1 Bài tập kim loại tác dụng với n-ớc

Ph-ơng pháp giải:

Tuỳ thuộc vào bản chất kim loại

* Với kim loại nhóm IA (Li, Na, K ), Ca, Ba, Sr thì phản ứng ở điều kiện th-ờng và cho ra bazơ kiềm, giải phóng hiđro:

M + nH2O   M(OH)n +

2

n

bám vào Al ngăn cách không cho nhôm tiếp xúc với n-ớc nên phản ứng ngừng lại

* Với Mg thì phản ứng với n-ớc ở nhiệt độ cao phản ứng mãnh liệt:

* Với kim loại Fe thì phản ứng với hơi n-ớc ở nhiệt độ cao:

Tuy nhiên trong các bài toán hoá học th-ờng chỉ gặp các dạng toán liên quan

đến kim loại tan trực tiếp trong n-ớc, vì thế khi giải cần chú ý các điểm sau:

2

n

Nhận xét: Nếu dùng một mol kim loại thì số mol nguyên tử H giải phóng

Ví dụ 1: Hoà tan mẫu hợp kim Ba - Na vào n-ớc đ-ợc dung dịch A và có

Ví dụ 2: Cho 2g Ca vào 198,1g H2O đ-ợc dung dịch có nồng độ % là

Nhận xét: Khi tính nồng độ phần trăm cần chú ý khối l-ợng dung dịch sau phản ứng có thể bị thay đổi do có chất kết tủa hoặc bay hơi

Ví dụ 3: Cho 0,69g Na vào 100ml dung dịch HCl có nồng độ C (mol/l) Kết

dịch A thu đ-ợc 0,49g một kết tủa Trị số của C là

Ví dụ 4: Hòa tan 8,15g hỗn hợp 2 kim loại kiềm Na và K vào H2O đ-ợc dung dịch A

a Để xác định l-ợng bazơ kiềm trong dung dịch A cần chuẩn bị tối thiểu

bao nhiêu ml dung dịch HCl 1M?

b Để trung hòa dung dịch A cần dùng 250ml HCl 1M Xác định khối l-ợng

mỗi kim loại trong hỗn hợp

Phân tích:

L-ợng HCl tối thiểu cần chuẩn bị là l-ợng HCl mà trong tr-ờng hợp nhiều

23

15 , 8 39

15 ,

Ví dụ 1: Hỗn hợp A gồm hai kim loại Al, Ba Cho l-ợng d- n-ớc vào 4,225g

hỗn hợp A, khuấy đều để phản ứng xảy ra hoàn toàn thấy có chất khí thoát ra, phần

chất rắn còn lại không bị hoà tan hết là 0,405g Khối l-ợng mỗi kim loại Al, Ba trong 4,225g hỗn hợp A lần l-ợt là

Phân tích: Cho hỗn hợp Al và Ba vào H2O d- thì tr-ớc hết Ba phản ứng hết với n-ớc tạo dung dịch kiềm, sau đó Al phản ứng với dung dịch kiềm Do sau phản

Ví dụ 2: Cho 31,2g hỗn hợp bột Al và Al2O3 tác dụng với dung dịch NaOH

đầu là

Phân tích: Số mol khí thoát ra là do Al phản ứng với dung dịch NaOH, từ

2 =

082 , 0 273

68 , 1 8 , 0

XÐt 2 tr-êng hîp M lµ kim lo¹i tan tr-îc tiÕp trong n-íc hoÆc M lµ kim lo¹i luìng tÝnh tan trong dung dÞch kiÒm, viÕt ptp- cho c¸c tr-êng hîp vµ gi¶i ra t×m ra ph-¬ng tr×nh liªn hÖ gi÷a khèi l-îng nguyªn tö vµ ho¸ trÞ cña M

- C¸ch gi¶i nhanh: Dïng ph-¬ng ph¸p b¶o toµn electron:

VÝ dô 4: Hoµ tan 0,3 mol hçn hîp gåm Al vµ Al4C3 vµo dung dÞch KOH d-

Ph©n tÝch: Gäi a, b lÇn l-ît lµ sè mol Al vµ Al4C3 cã trong hçn hîp Khi cho

Cách giải nhanh: Ta không viết ptp- mà biểu diễn các quá trình xảy ra

bằng sơ đồ rồi áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố để tìm ra số mol mỗi chất trong hỗn hợp:

Ta có: a + b = 0,3 (1) Mặt khác áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố ta lại có:

Ví dụ 5: Hỗn hợp X gồm 2 kim loại kiềm A và B thuộc 2 chu kỳ liên tiếp

và 1 kim loại kiềm thổ M Lấy 16,5g X chia thành 2 phần bằng nhau :

Tính khối l-ợng bột Zn tối đa có thể trộn để hỗn hợp ở phần 2 tan hoàn toàn

Giải: 3 kim loại và kiềm thổ đều tan đ-ợc trong n-ớc:

+ Zn chuyển hết vào muối (ở dạng ZnO22– )

mmuối zincat = mKL + m ZnO 2 =16,5

Vậy khối l-ợng mối tạo thành là 25,225g

2.2.3 Bài tập kim loại mạnh khử oxit của kim loại yếu (phản ứng nhiệt nhôm)

Các kim loại mạnh có thể khử đ-ợc kim loại yếu ra khỏi oxit của nó

Đối với ch-ơng trình phổ thông, ta chủ yếu gặp phản ứng loại này ở phản ứng nhiệt nhôm

Các tr-ờng hợp có thể xảy ra:

- TH 1: Phản ứng xảy ra hoàn toàn (hiệu suất 100%), khi đó có thể có các khả năng :

Sản phẩm Khả năng

Sản phẩm sau phản ứng nhiệt nhôm

Chất ban đầu

Khi đó dựa vào các dữ kiện của bài toán để có thể kết luận về sản phẩm:

Nếu bài toán không cho ta đầy đủ dữ kiện thì có thể phải biện luận cả 3 tr-ờng hợp xảy ra

- TH 2: Phản ứng xảy ra không hoàn toàn, khi đó sản phẩm có M, Al2O3,

bảo toàn nguyên tố để có thể thiết lập 1 số ph-ơng trình toán học

Ví dụ 1: Nung 3,24 gam Al với m gam Fe3O4 trong điều kiện không có không khí Khi phản ứng kết thúc đem hoà tan chất rắn thu đ-ợc bằng dung dịch NaOH có d- thì không thấy chất khí thoát ra và còn lại 15,68g chất rắn không tan Các phản ứng xảy ra hoàn toàn, trị số của m là

Phân tích: Chất rắn thu đ-ợc sau phản ứng hoà vào dung dịch NaOH không

= 2,88(g)

Ví dụ 2: Trộn 8,1 gam bột Al với 17,4 gam bột Fe3O4 rồi tiến hành phản ứng

>

3

075 , 0

075 , 0

06 , 0

= 80%

§¸p ¸n B

VÝ dô 3: Trén 2,7 gam Al vµo 20 gam hçn hîp Fe3O4 vµ Fe2O3 råi tiÕn hµnh

NhËn xÐt nhanh: dïng ph-¬ng ph¸p b¶o toµn e

3 8 3

l-îng cña c¸c chÊt trong c¸c hçn hîp X vµ Y

 2 , 16.100%872

, 4

872 , 4

 Với dung dịch HCl, H2SO4 loãng: vai trò chất oxi hoá là ion H+, ion này

Đặc điểm: + Kim loại phải đứng tr-ớc H trong dãy điện hoá

+ Muối thu đ-ợc là muối có hoá trị thấp của kim loại

- Kim loại là bất kì trừ Au và Pt

là chỉ khi đặc nguội thì các kim loại trên mới không tác dụng vì khi đó tạo ra lớp “oxit bền” trên bề mặt kim loại ngăn cách không cho kim loại tiếp xúc với axit)

- Số oxi hoá n là cao nhất của M

- Sản phẩm khử của axit phụ thuộc vào tính khử của kim loại, nồng độ của axit, nhiệt độ tiến hành phản ứng Nói chung axit bị khử xuống mức oxi hoá càng thấp khi nồng độ càng loãng và tác dụng với kim loại càng mạnh

2.2.4.1 Một kim loại tác dụng với dung dịch 1 axit Ph-ơng pháp giải:

Loại bài tập này t-ơng đối đơn giản, khi giải cần l-u ý:

- Khi viết ph-ơng trình phản ứng chú ý tính chất của axit để xác định sản phẩm của phản ứng là chất khử gì, hóa trị của kim loại thể hiện nh- thế nào

- Nếu kim loại tác dụng với axit có tính oxi hoá mạnh tạo nhiều sản phẩm khử thì nên viết ph-ơng trình phản ứng cho và nhận electron, áp dụng định luật bảo toàn electron để lập ra các ph-ơng trình, hệ ph-ơng trình

- Nếu cần phải ghép các ph-ơng trình phản ứng thì phải l-u ý đến tỉ lệ mol (thể tích) của các khí theo dữ kiện bài ra

- Nếu cho kim loại tan trong n-ớc (kim loại kiềm, Ba, Ca ) tác dụng với dung dịch axit cần l-u ý:

+ Dung dịch axit dùng d-: chỉ có một phản ứng giữa kim loại và axit

+ Kim loại dùng d-: ngoài phản ứng giữa kim loại và axit còn có phản ứng kim loại còn d- tác dụng với n-ớc của dung dịch

Ví dụ 1: Cho m gam Cu phản ứng hết với dung dịch HNO3 thu đ-ợc 8,96 lít

NhËn thÊy K lµ kim lo¹i tan trong n-íc nªn khi cho vµo dung dÞch axit th× dï

0,75 0,375

VÝ dô 3: Cho 22,4g kim lo¹i Fe ph¶n øng hÕt víi 0,5 lÝt dung dÞch HNO3

2,4M thu ®-îc 6,72 lÝt NO (®ktc) lµ s¶n phÈm khö duy nhÊt vµ dung dÞch X chØ chøa m gam muèi T×m gi¸ trÞ cña m?

VÝ dô 4 : Hoµ tan hoµn toµn 11,7 gam bét Zn trong dung dÞch HNO3 lo·ng

8.0,01 0.01 Theo định luật bảo toàn electron ta có: 10x + 8y + 8 0,01 = 2 0,18

Mặt khác : x + y = 0,03 Giải ra đ-ợc x = 0,02; y = 0,01

 %VN

2 = .100 66,7%03

,0

02,0

( n là số oxi hoá thấp của kim loại)

b-ớc:

- Viết ph-ơng trình phản ứng dạng ion

- Lập luận để xác định chất d-, chất phản ứng hết bằng cách so sánh các tỉ

số giữa số mol và các hệ số tỉ l-ợng trong ph-ơng trình phản ứng của các chất tham gia, tỉ số nào nhỏ nhất thì chất đó sẽ phản ứng hết

Chú ý: + NO3 ở môi tr-ờng trung tính không thể hiện tính oxi hoá

+ NO3 ở môi tr-ờng bazơ có tính oxi hoá yêu ( dung dịch KNO3 +

cấp, do đó nên viết ph-ơng trình phản ứng oxi hoá kim loại d-ới dạng ion

Ví dụ 1: Cho 8,4g bột Fe phản ứng với 100ml dung dịch gồm H2SO4 0,8M

Phân tích: Hỗn hợp gồm axit th-ờng và axit có tính oxi hoá mạnh nên H+

3 



 Cu H

NO n n n

 VNO =

8

2 24 , 0

Ví dụ 3: Vàng cũng nh- bạch kim chỉ bị hoà tan trong n-ớc c-ờng thuỷ Để

xác định dộ tinh khiết của vàng, ng-ời ta lấy một khối vàng có khối l-ợng 34,475g hoà tan hết trong n-ớc c-ờng thuỷ thì thu đ-ợc 1,136 lít khí NO duy nhất (đktc)

Phần trăm khối l-ợng vàng có trong thỏi vàng trên là

.100 = 80% Đáp án B

Ví dụ 4 : Cho 3,84 gam Cu vào 200 ml dung dịch chứa KNO3 0,16M và

a) Tính thể tích khí sinh ra ở đktc

b) Tính thể tích dung dịch NaOH 0,5M tối thiểu cần cho vào dung dịch A để

Phân tích : Dung dịch KNO3 + H2SO4 có H+ làm môi tr-ờng và NO3 là

Để tính đ-ợc thể tích chất khí sinh ra phải xác định đ-ợc công thức chất khí, tìm chất hết, chât d-

Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2 

 nOH = nNaOH = 0,032 + 0,024 = 0,056(mol)  VNaOH = 0,112(l)

2.2.4.3 Hỗn hợp kim loại tác dụng với 1 axit Ph-ơng pháp giải:

a Khi giải loại bài tập này cũng cần l-u ý axit tham gia phản ứng là axit loại nào, tạo ra khí gì?

- Nếu 2 kim loại có tính khử khác nhau rõ rệt cùng phản ứng với 1 axit có tính oxi hoá mạnh tạo ra một hỗn hợp khí và biết rằng mỗi kim loại chỉ tạo ra một khí thì kim loại nào có tính khử mạnh hơn sẽ khử axit về sản phẩm có số oxi hoá thấp hơn

b Khi bài toán chỉ cho tổng khối l-ợng của 2 kim loại mà không xác định

đ-ợc số mol mỗi kim loại và số mol ban đầu của axit thì ta phải biện luận hỗn hợp

2 kim loại có tan hết trong axit đã cho hay không

c Nếu bài toán yêu cầu tính khối l-ợng muối trong dung dịch ta áp dụng:

mmuối =  mcation +  manion hoặc mmuối = mhh 2 kim loại + manion

Ví dụ 1: Hoà tan 9g hỗn hợp bột X gồm Mg, Al bằng H2SO4 loãng d- thu

đ-ợc V lít khí A (đktc) và dung dịch B Thêm từ từ dung dịch NaOH vào B cho đến khi đạt kết tủa lớn nhất thì dừng Lọc kết tủa nung trong không khí thu đ-ợc 16,2g chất rắn Giá trị của V là

Cách giải nhanh: Viết sơ đồ phản ứng

Ví dụ 2: Hoà tan hết 1,08 gam hỗn hơp Cr và Fe trong dung dịch HCl loãng

thu đ-ợc 448 ml khí (đktc) L-ợng crom có trong hỗn hợp là

Phân tích: Cr và Fe khi tác dụng với HCl đều thể hiện hoá trị 2 Gọi a, b lần

Ví dụ 3: Cho 10g hỗn hợp bột Fe, Mg, Zn phản ứng với 150ml dung dịch

Hòa tan Zn, Mg vào H2SO4 đặc thu đ-ợc kết tủa S và khí A, gọi x là số e mà

6

S



nhận để tạo phân tử khí A Các bán phản ứng oxy hóa, khử :

 ne nh-ờng = 0,6 + 0,2 = 0,8mol  nenhận = 0,6 + 0,1.x(mol)

- Viết các quá trình oxi hoá hoặc khử (không cần viết ph-ơng trình phản ứng

và bỏ qua các sản phẩm trung gian)

- Nếu bài toán không cho các chất tham gia hết hay d- thì phải biện luận:

- L-u ý tr-ờng hợp này rất khó viết các ph-ơng trình phản ứng do đó nếu bài toán yêu cầu tính khối l-ợng muối thì áp dụng:

manion tạo muối = manion ban đầu - manion tạo khí

Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 3g hỗn hợp gồm Cu và Ag vào dung dịch gồm

X có thể tích 1,344 lít (đktc) Khối l-ợng Cu, Ag lần l-ợt trong hỗn hợp là

Ví dụ 2: Hoà tan hoàn toàn 5,65g hỗn hợp 2 kim loại có hoá trị không đổi

3,94g kim loại này trong oxi d- thu đ-ợc 8,05g hỗn hợp 2 oxit Giá trị của V là

Phân tích: Phát hiện trong cả hai tr-ờng hợp dù tác dụng với axit hay oxi thì