skkn một số phương pháp giải bài tập lập công thức phân tử cho học sinh trung học phổ thông thpt triệu sơn

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓATRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 1 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ CHO HỌC SINH THPT Người thực hiện : Nguyễn Thị Hương

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 1

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ CHO HỌC SINH THPT

Người thực hiện : Nguyễn Thị Hương

Chức vụ : Giáo viên

SKKN thuộc lĩnh vực: Hoá học

THANH HÓA NĂM 2013

Mục lục

Trang

III Giải pháp khắc phục và tổ chức thực hiện 2

IV Kiểm nghiệm 15

C Kết luận 15

Tài liệu tham khảo

1 Sách Hoá học Lớp 11 - NXB GD

2 Rèn luyện kĩ năng giải toán hoá học lớp 10 – Ngô Ngọc An

3 Rèn luyện kĩ năng giải toán hoá học lớp 11 – Ngô Ngọc An

4 Rèn luyện kĩ năng giải toán hoá học lớp 12 – Ngô Ngọc An

5 Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học cấp Tỉnh, cấp Quốc gia các năm.

A ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong học tập hoá học, việc giải bài tập có một ý nghĩa rất quan trọng Ngoài việc rèn luyện kỹ năng vận dụng, đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động; bài tập hoá học còn được dùng để ôn tập, rèn luyện một số

kỹ năng về hoá học Thông qua giải bài tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thông minh, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú trong học tập

Trong công tác giảng dạy hoá học theo phương pháp đổi mới hiện nay, nhiệm vụ chính của giáo viên là dẫn dắt học sinh tiếp thu các kiến thức cơ bản, rèn luyện các kỹ năng, thao tác thực hành thí nghiệm, giúp học sinh nắm vững kiến thức sách giáo khoa Song bên cạnh đó, một nhiệm vụ không kém phần quan trọng là đào tạo và bồi dưỡng nhân tài cho đất nước Nhiệm vụ đó được cụ thể bằng các kì thi ĐH – CĐ và kì thi học sinh giỏi các cấp hàng năm Cấu trúc các đề thi ĐH – CĐ và học sinh giỏi chủ yếu là câu hỏi và bài tập nâng cao, nhằm chọn đúng đối tượng học sinh khá giỏi, các bài tập nâng cao có thể phát triển ở nhiều dạng Trong số đó, một dạng bài tập mà ta thường xuyên gặp là “ xác định công thức hoá học của chất” Để giúp học sinh biết cách phân chia đề

ra từng dạng nhỏ và định hướng được cách giải dạng bài tập này, tôi mạnh dạn đưa ra một số phương pháp giải bài tập lập công thức phân tử dựa vào thành phần định lượng để HS tham khảo, khắc phục thiếu sót và rèn luyện kỹ năng khi làm bài tập Vận dụng được các phương pháp này sẽ giúp cho quá trình giảng dạy và học tập môn hoá học được thuận lợi hơn rất nhiều, nhanh chóng có kết quả để trả lời câu hỏi TNKQ và các bài tập tự luận

B - GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

I CƠ SỞ LÍ LUẬN

Dạng bài tập “ xác định công thức hoá học của chất” có thể gặp ở chương trình lớp 10, 11, 12 Trong quá trình giảng dạy ở các khối lớp, tôi nhận thấy khi học sinh làm dạng bài tập này, các em chưa biết cách giải theo phương pháp mà chỉ quen làm thế nào để tìm ra đáp số, điều đó rất phiến diện , thiếu hiệu quả, không đảm bảo chất lượng Do đó, với kinh nghiệm một số năm giảng dạy ở trường phổ thông tôi đã có định hướng tìm tòi, rút kinh nghiệm, chọn lọc các phần lí thuyết và bài tập liên quan giúp học sinh giải quyết một trong các bế tắc trên, đó là luyện cho học sinh biết cách viết phương trình phản ứng và biết cách khai thác đề bài, suy luận logic các vấn đề

Để làm tốt dạng bài tập này, học sinh cần phải làm lần lượt các bước sau:

- Bước 1: Phân tích định tính nguyên tố nhằm xác định các nguyên tố có mặt trong hợp chất

- Bước 2: Phân tích định lượng nhằm xác định tỉ lệ khối lượng ( hàm lượng) các nguyên tố trong hợp chất

II THỰC TRẠNG

Khi làm dạng bài tập “ xác định công thức hoá học của chất” học sinh vẫn gặp nhiều vướng mắc Tôi đã tiến hành khảo sát về chất lượng làm bài dạng này khi chưa áp dụng đề tài này vào giảng dạy ở lớp 11C4 trường THPT Triệu Sơn I như sau :

1 Đối với bài tập cơ bản:

Cách giải khoa học

và đúng kết quả

Cách giải không khoa học nhưng đúng kết quả

Không giải được

và giải sai

2 Đối với bài tập nâng cao:

Cách giải khoa học

và đúng kết quả

Cách giải không khoa học nhưng đúng kết quả

Không giải được

và giải sai

Một số nguyên nhân cơ bản là :

- Việc nắm kiến thức cơ bản của học sinh còn chưa chắc chắn

- Đây là dạng bài tập khó không có cách giải mẫu mực

- Khả năng tư duy suy luận logic của học sinh còn chưa cao, có thói quen suy nghĩ theo lối mòn hay cứ chờ đợi sự gợi ý của giáo viên

- Kỹ năng giải bài tập dạng này chưa cao

III GIẢI PHÁP VÀ TỔ CHỨC THỰC HIỆN

Để khắc phục các hạn chế trên , trước hết cần yêu cầu học sinh nắm vững kiến thức cơ bản, rèn luyện cho học sinh kỹ năng giải bài tập Theo tôi nên phân chia thành những dạng nhỏ để học sinh dễ tiếp cận nắm được cách giải cụ thể Đối với dạng bài tập này, tôi chia thành 2 dạng nhỏ như sau:

- Dựa vào thành phần định lượng để xác định các chất trên chuỗi phản ứng biểu diễn bằng các chữ cái A, B, C…

- Phân tích định lượng, dựa vào phản ứng hoá học để xác định một

(hoặc vài chất) trong hỗn hợp

* Đối với học sinh, tôi yêu cầu :

- Nắm vững tính chất lý hoá học của các chất đã học

- Nắm chắc cách giải bài tập cơ bản

- Chịu khó tư duy logíc – sáng tạo khi giải Vận dụng linh hoạt nhiều

phương pháp giải

MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN

Dạng 1: Dạng bài tập dựa vào thành phần định lượng để xác định các chất

trên chuỗi phản ứng biểu diễn bằng các chữ cái A, B, C…

Cách giải:

- Dựa vào dữ kiện đề cho, đặc biệt lưu ý đến tỉ lệ về lượng để lập ra sơ

đồ mối quan hệ giữa các chất, tính toán định lượng liên quan

- Phân chia trường hợp ( kết hợp với phân tích định tính) để loại trừ các hợp chất có liên quan, tìm ra tên các chất

- Viết phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa các chất

Hướng dẫn:

22,4

co

n   mol

Dung dịch D phản ứng hết với 0,1 mol HCl giải phóng khí CO2

 n H :n CO2 0,1: 0,05 2 :1

Suy ra hợp chất D là muối cacbonat kim loại, hợp chất D không bị phân tích khi nóng chảy, vậy D là cacbonat kim loại kiềm

2

2

2H CO H O CO

C CO D B

 C là peoxit hay supeoxit, B là oxi

Gọi công thức hoá học của C là AxOy

Bài tập 1: Kim loại A phản ứng với phi kim B tạo hợp chất C màu vàng cam

Cho 0,1 mol hợp chất C phản ứng với CO2 ( dư) tạo thành chất D và 2,4 gam B Hoà tan hoàn toàn D vào nước, dung dịch D phản ứng hết với 100ml dung dịch HCl 1M giải phóng 1,12 lít khí CO2 (đktc) Hãy xác định A, B, C, D và viết các phương trình phản ứng xảy ra Biết hợp chất C chứa 45,05%B theo khối lượng; hợp chất D không bị phân tích khi nóng chảy

Lượng oxi trong 0,1 mol C (AxOy) là:

3,2 100

45,05 7,1

0,1

C



A

Vậy A là K, B là O2 ; C là CO2, D là K2CO3

Các phương trình phản ứng:

K CO HCl KCl H O CO

Hướng dẫn :

- Giáo viên hướng dẫn cho học sinh phân tích đề, ví dụ : nhiệt phân chất

A  B (rắn) + C (khí), thì A thuộc loại hợp chất nào ? (A phải là muối bị phân huỷ)

Hơn nữa B + H2O  dung dịch G ( suy ra B là oxit bazơ và C là oxit axit)

B là oxit của nhóm kim nào ? (B phải là oxit của kim loại kiềm hoặc kiềm thổ, vì các bazơ khác không tan), d2 G thuộc loại hợp chất nào? ( d2 kiềm)

- Lập sơ đồ định lượng:

A t o

  0,6 gam oxit bazơ + oxit axit C

0,96 gam d2 chất G 2,76 gam d2 chất E ( kiềm)

A + D

Bài tập 2: Khi nung nóng một lượng chất rắn A tạo ra 0,6 gam chất rắn B và khí C Sản phẩm B của sự phân huỷ được mang hoà tan hoàn toàn vào nước tạo ra dung dịch có chứa 0,96 gam chất G Sản phẩm khí C cho đi qua dung dịch chất D dư tạo ra 2,96 gam chất E Khi cho tương tác dung dịch nước của chất này với chất G tạo ra chất A và D Hãy cho biết các chất A, B, C, D, E,

G là những chất nào? Viết phương trình phản ứng minh hoạ

- Vì B có 2 khả năng nên chia trường hợp :

* Trường hợp 1: B là oxit của kim loại kiềm

+ Kí hiệu B là M2O

Tìm được lượng H 2 O

+ Viết phương trình ( M2O + H2O  2MOH ) 1mol M 2 O  1 mol H 2 O

+ Lập tỉ lệ số mol theo lượng H2O

+ Từ số mol , khối lượng B tìm ra M

* Trường hợp 2: B là oxit của kim loại kiềm thổ

Kí hiệu : MO

Làm tương tự trường hợp 1  M = 14 ( loại)

Vậy A là muối của liti, nhưng A thoả mãn những muối nào?

( A có thể là Li2CO3 hoặc Li2SO3, vì các muối còn lại của Li không phân huỷ)

 các chất B, C, G ?

+ Dung dịch D tác dụng được với CO2

( hoặc SO2) thì D là những chất nào?

+ Xét các trường hợp của C và D

Gồm các trường hợp sau :

Gọi M là nguyên tố kim loại trong dd D có hoá trị n

4) M2(CO3)n +SO2 + H2O 

Khi xét các trường hợp trên, dựa vào lượng của C và D, suy ra khối lượng mol

của kim loại M

+ Ví dụ xét trường hợp 1:

2M(OH)n + nCO2  M2(CO3)n + nH2O

0,02

n

n

Ta có:

2,76

0,02 1

39

m

n n

M kali









*n=2 ; 3 đều loại

2

0,96 0,6

0,02 18

0,6

30 7 0,02

M O H O

M O



    

B là Li2O có số mol n = 0,02 mol,

C là CO2 hoặc SO2 có n = 0,02 mol

 nA = 0,02 mol

3 , 3

tan)

+ Các trường hợp còn lại xét tương tự , kết quả đều không phù hợp suy ra

D là KOH, E là K2CO3

+ Các phản ứng xảy ra là:

Li2CO3 t o

Vì Li2CO3 ít tan hơn K2CO3 nên phản ứng (4) xảy ra

Dạng 2: Xác định công thức của một chất dựa vào kết quả phân tích định

lượng ( biết thành phần % của các nguyên tố)

Cách giải :

Một hợp chất vô cơ AxByCz có chứa % về khối lượng của A là a%, % về khối lượng của B là b%, % về khối lượng của C là c% Ta có tỷ lệ về số mol các

nguyên tố:

: : : :

a b c

x y z

M M M



Trong đó MA, MB, MC là khối lượng mol nguyên tử các nguyên tố

Với các hợp chấtvô cơ tỷ lệ tối giản của x, y, z thường cũng là giá trị các chỉ số cần tìm

Hướng dẫn:

Vì %Cu + %S + %O = 100%

 A chỉ chứa các nguyên tố Cu, S, O

Gọi công thức của A là : CuxSyOz

64 32 16

Cu S O

x y z

Vậy A có công thức hoá học là CuSO4

Bài tập 3: Phân tích một hợp chất vô cơ A có thành phần % theo khối lượng của đồng là 40%, lưu huỳnh là 20% và oxy là 40%

Xác định công thức hoá học của A

Bài tập 4: Đốt cháy hoàn toàn 13,6g hợp chất B , thì thu được 25,6g SO2 và 7,2g H2O Xác định công thức hoá học của B

Hướng dẫn:

Hợp chất B có nguyên tố S, H và có thể có O ( vì khi đốt cháy B tạo ra CO2 và H2O) Theo đề ta có khối lượng S và H là :

2

2

25,6

64 7,2

18

Ta có : mS + mH = 13,6 = mB

Vậy trong B không có oxy

Gọi công thức của B là HxSy

x : y = 0,8 : 0,4 = 2 : 1

Vậy công thức của B là H2S

Dạng 3: Dạng bài tập xác định công thức phân tử của một chất dựa vào sự phân tích định lượng.

Cách giải :

- Bước 1: lập công thức tổng quát dạng AxByCz

- Bước 2 : dựa vào các dữ kiện ( chủ yếu đến các thành phần định tính của đề, biện luận để xác định dạng của hợp chất cần tìm)

- Bước 3 : dựa vào thành phần định lượng, biện luận chia trường hợp để loại trừ các hợp chất có liên quan

- Bước 4 : dựa vào tỷ lệ về lượng để lập ra công thức cần tìm

Ngoài 4 bước cơ bản trên, trong quá trình làm bài tập cần phải linh hoạt

để khai thác các dữ kiện và kết hợp nhiều phương pháp mang tính sáng tạo để giải

Hướng dẫn:

a) - Xác định các chỉ số n, m, i

Đặt khối lượng mol nguyên tử của 2 nguyên tố A, B lần lượt là A, B

Hỗn hợp I: x mol AOn và y mol AOm có khối lượng phân tử trung bình là

1

M

Bài tập 5: Hai nguyên tố A,B có các oxit ở thể khí tương ứng là AOn, AOm, BOn, BOi Hỗn hợp gồm x phân tử gam AOn và y phân tử gam AOm có khối lượng phân tử trung bình là 37,6 Hỗn hợp gồm y phân tử gam AOn và x phân tử gam AOm có khối lượng phân tử trung bình là 34,4 Biết tỉ khối hơi của BOn so với BOi là 0,8 và x < y

a) Xác định các chỉ số n, m, i và tỉ số x/y

b) Xác định các nguyên tố A, B và các oxit của chúng

37,6

37,6

x A n y A m M

x y

nx my A

x y







Hỗn hợp II: x mol AOm và y mol AOn có khối lượng phân tử trung bình là

2

M

2

34,4

34,4 (1) (2)

y A n x A m M

x y

mx ny A

x y







(2)

3,2

0,2

nx my mx ny

x y

m n y x

x y







Vì x + y > o và x< y ( theo đề ra)

Nên m – n > 0  m > n (a)

 Tỉ khối hơi của BOm so với BOi :

16

0,8 16

16

1 16

B m

d

B i

B m

m i

B i









So sánh (a), (b) ta có: n < m < i

Các oxit ở thể khí thường có dạng tổng quát

XOK trong đó :

1 3

K

n m i n m i

- Tìm tỉ số x/y

Thay n=1; m=2 vào (2) ta có :

3

y x



 b) Xác định A, B và các oxit của chúng

3

x y vào (1) thì được A = 12 Vậy A là cacbon

 Thay m = 2 và i = 3 vào (4) thì được B= 32 Vậy B là lưu huỳnh

Vậy các oxit tương ứng của A là : CO và CO2

các oxit tương ứng của B là SO2 và SO3

(1)

(3)

(b) (4)

Hướng dẫn:

2

n

H 

KOH + HCl  KCl + H2O RCln + nKOH  R(OH)n + nKCl

2

m n O



 R2Om + nH2O R2Om + mH2SO4  R2(SO4)m + mH2O

Ta có:

n electtronH2  2 0,05 0,1( mol)

1,2

16

electronO

n    mol 

 R có sự thay đổi số oxi hoá : m > n

 Chọn giá trị phù hợp : n = 2; m = 3

R SO aH O RCl H

Lập bảng giá trị  a = 9, R = 56 (Fe)

Vậy R là Fe và G là Fe2(SO4)3.9H2O

Với RCl2  H2  B là RCl2.bH2O

Mà 9,95 = 0,059(R + 71 + 18b)

Thế R = 56, b = 4  B : FeCl2.4H2O

Dạng 4: Tìm công thức hoá học của một chất dựa vào phương trình phản

ứng hoá học.

Cách giải:

- Đặt công thức của chất đã cho

- Gọi x là số mol chất nói trên đã dùng Viết phương trình phản ứng, đặt

x vào phương trình và tính số mol các chất có liên quan

- Lập hệ phương trình, giải hệ

Bài tập 6: Hoà tan m(g) kim loại R trong dd HCl dư thu được dd A và 1,12 lít khí H2 (đktc) Xử lí A ở điều kiện thích hợp thu được 9,95 gam muối B duy nhất Thêm từ từ KOH dư vào dd A rồi lọc kết tủa đem nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu được (m+1,2) gam chất rắn D Đem hoà tan lượng D này trong dd H2SO4 loãng, vừa đủ, được dd E Xử lí E ở điều kiện thích hợp thu được 14,05gam muối G duy nhất Xác định R, B và G

Hướng dẫn :

Đặt công thức oxit kim loại M là MxOy với số mol là a

Phương trình phản ứng:

MxOy + yH2 t o

  xM + yH2O (1)

a ay ax

2M + 2nHCl   MCln + nH2 (2)

ax ax

2

n

Số mol H2 ở phản ứng (1) :

2 (1)

1,344

22,4

H

Số mol H2 ở phản ứng (2) :

2 (2)

1,008

H

xan

16

x

thế (I), (II) vào (III) M 0,09 16.0,06 3,48

n

 M là Fe  công thức của oxit sắt: FexOy

Từ (I) và (II) ta có tỉ lệ : 0,06

ax2 0,09

ay

4

x

y 

Vậy công thức của oxit kim loại là Fe3O4

Hướng dẫn:

Bài tập 7: Khử 3,48gam một oxit kim loại M cần dùng 1,344 lít H2 ( đktc) Toàn bộ lượng kim loại M thu được tác dụng với dung dịch HCl dư cho 1,008 lít H2 (đktc) Tìm kim loại M và oxit của M

Bài tập 8: Có một dung muối clorua kim loại Cho một tấm sắt nặng 10gam vào 100ml dung dịch trên, phản ứng xong khối lượng tấm kim loại

là 10,1 gam Lại bỏ một tấm Cadimi 10 gam vào 100ml dung dịch muối clorua kim loại trên, phản ứng xong khối lượng tấm kim loại là 9,4 gam a) Xác định công thức phân tử muối clorua kim loại

b) Nồng độ mol dung dịch muối clorua kim loại

a) Nhận xét : khi 2 kim loại có cùng hoá trị, tác dụng với cùng một lượng muối, điều đó có nghĩa là số mol 2 kim loại tác dụng là như nhau

nFe + 2MCl  nFeCl2 + 2M

x mol 2x mol

n

2x

mol n

2x M 56x 0,1

nCd + 2MCln  nCdCl2 + 2M

x mol 2x mol

n

112x 2x M 0,6

n

Lấy phương trình (1) + (2) ta có : x = 0,0125

Thay giá trị x = 0,0125 vào phương trình (1), rút ra: M = 32n

n = 1  M = 32 (loại)

n = 2  M = 64 ( nhận)

n = 3  M = 96 ( loại) Vậy muối có công thức phân tử CuCl2

b)

 

2

2

2 0,0125 0,0125 1000

0,125 100

CuCl

x n

n



Dạng 5: Lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ gồm các nguyên tố

C, H, O, N.

- Đốt cháy ( hay phân tích) a gam một hợp chất hữu cơ A gồm các nguyên tố C, H, O, N ta thu được b gam CO2 , c gam H2O và V lít khí N2 Lập công thức phân tử của A, biết khối lượng mol phân tử của A là MA

- Để giải bài toán này ta có thể chọn 1 trong các cách sau:

Cách 1:

Công thức phân tử của hợp chất A có dạng CxHyOzNt

Tính %C, %H, %O, %N