skkn phân tích một số sai lầm thường gặp khi giải bài tập kim loạiTHPT yên định 2

- Trong quá trình giải các bài tập hóa học, học sinh thường có những thiếu sót, suy luận sai lầm, bỏ qua một số quá trình hóa học xảy ra trong hệ dẫn đến những sai sót đáng tiếc.. - Với

A MỞ ĐẦU

I Lý do chọn đề tài.

- Trong quá trình giải các bài tập hóa học, học sinh thường có những thiếu

sót, suy luận sai lầm, bỏ qua một số quá trình hóa học xảy ra trong hệ dẫn đến những sai sót đáng tiếc

- Với xu hướng đổi mới phương pháp dạy, học, đổi mới hình thức thi, kiểm tra đánh giá thì việc giáo viên dạy cho học sinh các cách giải nhanh, thông minh

và học sinh áp dụng những cách giải này để hoàn thành các bài tập hóa học dưới dạng trắc nghiệm trong một thời gian ngắn là một tất yếu Tuy nhiên, song song với cách giải nhanh đó chính là những sai lầm dễ vấp váp Đặc trưng của thi trắc nghiệm là số câu nhiều, thời gian ngắn, các đáp án đưa ra, các đáp án nhiễu lại được xây dựng trên những sai lầm mà học sinh có thể gặp nên việc phát hiện ra sai lầm trong quá trình giải toán là điều rất cần thiết Từ đó để giúp học sinh tránh một số sai lầm trong việc giải bài tập hóa học nhằm nâng cao năng lực tư

duy của học sinh, tôi đưa ra đề tài “Phân tích một số sai lầm thường gặp khi giải bài tập hóa học phần kim loại”

II Mục đích của nghiên cứu.

- Nhằm giúp các em học sinh tránh các sai lầm, tránh các “bẫy” trong khi làm bài

- Giúp các em hiểu đúng và sâu về bản chất hóa học, về phương pháp giải toán hóa học Từ đó tạo hứng thú trong học tập, hình thành kĩ năng giải bài tập hóa học

- Nâng cao năng lực tư duy của học sinh thông qua phân tích một số sai lầm thường gặp

III Nhiệm vụ của nghiên cứu.

- Đưa ra và phân tích một số sai lầm thường gặp trong việc giải các bài tập

phần kim loại

- Áp dụng thử nghiệm với một số lớp 12

IV Giới hạn nghiên cứu của đề tài.

- Sai lầm mà học sinh mắc phải trong việc giải các bài tập hóa học là rất đa

dạng, trong bài viết này tôi chỉ viết về các sai lầm trong phần kim loại, và áp dụng chủ yếu cho học sinh khối 12 sắp thi tốt nghiệp và đại học

B NỘI DUNG

I Cơ sở lí luận:

Theo Trung Tâm từ điển học, từ điển tiếng Việt (Nhà xuất bản Khoa học xã

hội, Hà Nội, 1994) thì “sai lầm” là “trái với yêu cầu khách quan, lẽ phải, dẫn

đến hậu quả không hay” Sai lầm không chỉ xuất hiện trong cuộc sống mà còn xuất hiện cả trong học tập và nghiên cứu khoa học Alber Einstein nói về tác hại của sai lầm trong nghiên cứu khoa học: “Nếu tôi mắc sai lầm thì chỉ cần một lần

cũng đủ rồi” Trong giáo dục, I.A Konmensky khẳng định: “Bất kì một sai lầm

nào cũng có thể làm cho học sinh kém đi nếu như giáo viên không chú ý ngay đến sai lầm đó, bằng cách hướng dẫn học sinh nhận ra và sữa chữa, khắc phục sai lầm” A.A Stoliar cũng đã lên tiếng nhắc nhỡ giáo viên rằng: “không được

tiếc thời gian để phân tích trên giờ học các sai lầm của học sinh”

II Cơ sở thực tiễn.

Thông qua tìm hiểu các lớp tôi trực tiếp giảng dạy, tìm hiểu quá trình các

em học sinh giải bài tập thì các một số sai lầm các em thường gặp là:

- Sai lầm của học sinh về cách hiểu và vận dụng lí thuyết hóa học trong giải bài tập

- Chưa có phương pháp phân tích tổng hợp kiến thức

- Khi giải toán chưa cân bằng phương trình hóa học

- Vận dụng các phương pháp giải toán một cách không hợp lí và triệt để trong việc giải các bài tập hóa học

- Không xét hết các trường hợp dẫn đến thiếu nghiệm

- Thiếu kĩ năng thực hành hóa học, các bài toán thực nghiệm còn mang nặng tính lý thuyết, không sát thực tế

- Đọc không kĩ đề ra dẫn đến hiểu nhầm kiến thức, không phát hiện được các nội dung chính (các “chốt”) trong bài tập

Như vậy việc phát hiện và phân tích những sai lầm trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bài tập hóa học rất có ý nghĩa Theo tôi, nếu giáo viên có khả năng dự đoán các sai lầm mà học sinh thường mắc phải, sẽ tạo nên được các tình huống hấp dẫn trong bài tập mà ta có thể gọi là “bẫy” Một giáo viên giỏi, có kinh nghiệm trong dạy học, sẽ có khả năng dự đoán được nhiều sai lầm của học sinh, làm cơ sở để xây dựng các bài tập hóa học có nội dung sâu sắc, kiểm tra được những sai phạm mà học sinh mắc phải trong quá trình học tập môn hóa học, để từ đó điều chỉnh quá trình dạy học nhằm khắc phục những sai lầm xảy

ra, từ đó giúp học sinh nắm vững và sâu kiến thức hơn

III Nội dung nghiên cứu

IIIA Xây dựng các dạng sai lầm thường gặp và phân tích các

sai lầm.

1 Dạng 1 Học sinh không chú ý đến vị trí của các cặp oxi hóa khử.

1.1 Ghi nhớ:

- Không chú đến vị trí của 4 cặp oxi – hóa khử: Fe Fe Cu Cu Fe Fe  Ag Ag







;

;

3 2 2

- Chẳng hạn như các em thường cho rằng các phản ứng sau không xảy ra

AgNO3 + Fe(NO3)2 

Cu + Fe3+ 

Fe + Fe3+ 

Từ đó dễ dẫn đến sai lầm, nhưng nếu các em chú ý đến 4 cặp oxi hóa khử trên

và áp dụng quy tắc  thì các phản ứng trên trở nên đơn giản

1.2 Phân tích các ví dụ.

VD1 Cho 5,6 gam Fe tác dụng với dung dịch AgNO 3 dư Giả sử phản ứng xảy

ra hoàn toàn thì khhi Fe tác dụng hết sẽ thu được bao nhiêu gam Ag?

Hướng dẫn

*) Phân tích:

Do AgNO3 dư nên ta có:

2AgNO3 + Fe  Fe(NO3)2 + 2Ag (1)

AgNO3 + Fe(NO3)2  Fe(NO3)3 + Ag (2)

3AgNO3 + Fe  Fe(NO3)3 + 3Ag (3)

hai đều là muối nitrat, nên chỉ tính toán theo phản ứng (1) thôi nên kết quả sẽ là:

mAg = 21,6 gam ( là kết quả sai)

(3)

=> m Ag = 32,4 gam

VD2 Cho lần lượt 16 gam Fe 2 O 3 và 5,6 gam Fe vào dung dịch HCl 0,5M Tính thể tích dung dịch HCl tối thiểu cần lấy để hòa tan hết các chất rắn trên.

Hướng dẫn

*) Phân tích:

*) Cách suy luận đúng.

Fe2O3 + 6H+  Fe3+ + 3H2O (1)

mol 0,1 0,6 0,2

Fe + 2Fe3+  3Fe2+ (2)

mol 0,1 0,2

=>VHCl tối thiểu = 0,6:0,5 = 1,2 lít

lượng HCl tối thiểu cần lấy phải vừa đủ để hòa tan hết 16gam Fe2O3 và 5,6 gam

Fe, tức HCl phản ứng cả với Fe2O3 và Fe, rồi viết phương trình phản ứng và có kết quả sau:

VHCl tối thiểu = 1,6 lít ( kết quả sai)

VD3 Cho 68,8 gam hỗn hợp X chứa Fe 3 O 4 và Fe có tỉ lệ số mol tương ứng là 1:2 Tìm thể tích HNO 3 1/3M tối thiểu để hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X?

Hướng dẫn:

*) Phân tích:

ứng phải là muối sắt Fe(II) vì muối sắt (III) tạo ra trong quá trình hòa tan sẽ hòa tan Fe

=> n Fe O 0 , 2mol;n Fe 0 , 4mol

4

2 4

3 3 / 8

3





 e Fe O

Fe

0,2 0,4 0,6

O N e

NO53  3  2

e Fe

Fe0  2 2



0,4 0,4 0,8

Theo định luật bảo toàn e ta có 0,4 + 3x = 0,8 =>x = 0,4/3 (mol)

Vì n Fe 0 , 1mol n NO (taomuoi) 2mol

3

n(HNO3) = n(NO3-) tạo khí + n(NO3-) tạo muối = (0,4:3) + 2 = 6,4/3(mol)

 V(HNO3) = 6,4 lít.

*) Cách suy luận sai lầm

cho rằng thể tích dung dịch HNO3 tối thiểu cần lấy phải vừa đủ để hòa tan hết hỗn hợp X

3Fe3O4 + 28HNO3  9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O

0,2 5,6/3

Fe + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO + H2O

0,4 1,6

=>n(HNO3) = 10,4/3 (mol) => V(HNO3) = 10,4 (lit)

sẽ hòa tan được Fe

Các phản ứng xảy ra:

3Fe3O4 + 28HNO3  9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O

0,2 5,6/3 0,6

Fe + 2Fe(NO3)3  3Fe(NO3)2

0,3 0,6

0,1 mol Fe còn lại tan trong HNO3

Fe + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO + H2O

0,1 0,4

=> n(HNO3) = 6,8/3 (mol) => V(HNO3) = 6,8 lít

Thật ra 0,1 mol Fe còn lại thì 0,2/3 (mol) Fe tan trong dung dịch HNO3 để tạo

ra 0,2/3 (mol) Fe3+ và lượng Fe này sẽ hòa tan hết 0,1/3 (mol) Fe còn lại

VD4 Điện phân 1 lit dung dịch Cu(NO 3 ) 2 0,2M và Fe(NO 3 ) 3 0,1M đến khi thấy

ở anot thoát ra 3,36 lít khí (đktc) thì ngừng điện phân Xem khối lượng chất rắn bám lên điện cực không tan trong dung dịch điện phân Tìm khối lượng chất rắn bám lên điện cực?

Hướng dẫn

* Phân tích:

*) Cách suy luận đúng.

Thứ tự xảy ra phản ứng ở catot là:

Fe3+ + 1e  Fe2+

Cu2+ + 2e  Cu

Fe2+ + 2e  Fe

Thứ tự ở phản ứng catot

Fe3+ + 1e  Fe2+

0,1 0,1 0,1

Cu2+ + 2e  Cu

0,2 0,4 0,2

Fe2+ + 2e  Fe

Phản ứng xảy ra ở anot

2H2O  O2 + 4H+ + 4e 0,15 0,6

Theo định luật bảo toàn e, thì Fe2+ mới chỉ phản ứng 0,05mol

 mr bám trên điện cực = 0,2.64 + 0,05.56 = 15,6 gam.

*) Cách suy luận sai lầm

- HS thường bỏ qua quá trình chuyển Fe3+ về Fe2+, mà chuyển luôn về Fe0 dẫn đến cách giải nhầm lẫn như sau:

Thứ tự ở phản ứng catot

Fe3+ + 3e  Fe0

0,1 0,3 0,1

Cu2+ + 2e  Cu

0,3 0,3 0,3

Phản ứng xảy ra ở anot

2H2O  O2 + 4H+ + 4e 0,15 0,6

Theo định luật bảo toàn e => nCu = 0,3 mol

=> mr bám trên điện cực = 0,3.64 + 0,1.56 = 15,2 gam

2 Dạng 2 Không chú ý đến tính oxi hóa của môi trường muối nitrat.

2.1 Ghi nhớ

* 

3

NO trong môi trường trung tính không tính oxi hóa, trong môi trường bazơ

có tính oxi hóa yếu, còn trong môi trường axit có tính oxi hóa mạnh Khi ấy ta xem như kim loại phản ứng với HNO3, mặc dù H+ có thể do một axit khác như HCl, H2SO4 đem đến

VD: 3Cu + 8H+ + 2 

3

NO  3Cu2+ + 2NO + 4H2O 3Fe + 4H+ + 

3

NO  3Fe3+ + NO + 2H2O

* Cách xác định lượng thiếu trong phản ứng : a, b, c lần lượt là số mol ban đầu của Cu, H+, 

3

NO

3Cu + 8H+ + 2 

3

NO  3Cu2+ + 2NO + 4H2O

a b c

Sau đó lập tỉ số a/3; b/8; c/2, tỉ số nào nhỏ nhất là lượng thiếu.

2.2 Phân tích các ví dụ

VD1 Điện phân 100ml dung dịch Cu(NO 3 ) 2 1M với điện cực trơ đến khi bắt đầu có khí thoát ra ở catot thì dừng lại Để yên cho đến khi khối lượng của catot không đổi thì khối lượng catot thay đổi như thế nào so với trước lúc điện phân?

Hướng dẫn

* Phân tích.

Ở catot: Cu2+; H2O

Cu2+ + 2e  Cu (1)

0,1 0,2 0,1

Ở anot: H2O; NO

-3

2H2O  O2 + 4H+ + 4e (2) 0,2  0,2

Ớ catot bắt đầu có khí thoát ra => (1) xảy ra hoàn toàn

Và ion H+ được sinh ra ở anot cùng với ion NO

3 có trong dung dịch sẽ hòa tan bớt lượng

Cu bám trên catot

3Cu + 8H+ + 2 NO

3  3Cu2+ + 2NO + 4H2O (3) 0,075  0,2

Vậy khối lượng catot tăng: m = (0,1 – 0,075).64 = 1,6 gam

*) Cách suy luận sai lầm

Do không chú ý đến phản ứng (3) nên kết quả bài toán sẽ là: m = 0,1.64 = 6,4 gam

VD2 Cho 24,3 gam bột nhôm vào 225ml dung dịch hỗn hợp gồm NaNO 3 1M

và NaOH 3M, khuấy đều cho đến khi ngừng khí thoát ra thì dừng lại Tìm thể tích khí thoát ra ở đktc?

Hướng dẫn

* Phân tích:

*) Cách suy luận đúng.

nAl = 0,9 mol; n( 

3

NO ) = 0,225 mol; n(OH ) = 0,675 mol 8Al + 3 

3

NO + 5OH + 2H2O  8 

2

AlO + 3NH3 (1) Ban đầu 0,9 0,225 0,675 0 0

Phản ứng 0,6 0,225 0,375 0,6 0,225

Dư 0,3 0 0,3

2Al + 2OH + 2H2O  2 

2

AlO + 3H2 (2) Ban đầu 0,3 0,3 0 0

Phản ứng 0,3 0,3 0,15.0,3

=> n k = 0,675 mol => V = 15,12 lít.

*) Cách suy luận sai lầm.

- Nhầm lẫn 1.

Al + NaNO3  không phản ứng

2Al + 2OH + 2H2O  2 

2

AlO + 3H2

Dễ dàng => Vk = V(H2) = 3/2 n(NaOH) 22,4 = 22,68 lít

Phản ứng hóa học xảy ra

8Al + 3 

3

NO + 5OH + 2H2O  8 

2

AlO + 3NH3

 nk = n(NH3) = 0,025mol (tính theo 

3

NO )

 không để ý tới NaOH dư phản ứng với Al dư => kết quả sai lầm là:

 Vk = V(NH3) = 0,56 lit

3 Dạng 3 Chưa chú ý đến vai trò của nước trong tương tác có mặt của các kim loại hoạt động mạnh

3.1 Ghi nhớ:

1 Chỉ có kim loại kiềm và Ca, Ba mới tan trong nước ở nhiệt độ thường.

VD: Na + H2O  Na+ + OH- + ½ H2O

2 Chỉ có Be, Zn, Al mới tan trong dung dịch kiềm ở nhiệt độ thường:

Be + 2OH-  BeO2 

2 + H2

Zn + 2OH-  ZnO2 

2 + H2 

Al + OH- + H2O  AlO

2 + 3/2 H2O Hay Al + OH- + 3H2O  [Al(OH)4]- + 3/2 H2

Lưu ý: Nếu đề toán cho nhiều kim loại trực tiếp tan trong nước tạo dung dịch

kiềm và sau đó lấy dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch hỗn hợp axít thì nên chuyển bài toán thành dạng ion để giải

- Nếu đề toán cho: Hoà tan hoàn toàn kim loại kiềm A và một kim loại B hoá trị

n vào nước thì có thể có 2 khả năng:

+ A là kl tan trực tiếp (KL kiềm, Ca, Ba)

+ B là kim loại có hiđroxit lưỡng tính, hoá trị n, với n = 2 hoặc 3:

A + H2O  A+ + OH- + ½ H2

B + (4 – n) OH- + (n – 2) H2O  BO 4

2



n + ½ H2

3.2 Phân tích các ví dụ

VD1 Hòa tan hỗn hợp A gồm 13,7 gam Ba và 8,1 gam Al vào một lượng nước

dư Tìm thể tích khí thoát ra ở đktc?

Hướng dẫn

* Phân tích:

*) Cách suy luận sai lầm

- Nhầm lẫn 1 Cho rằng chỉ có Ba phản ứng với nước, Al không phản ứng với nước

Ba + 2H2O  Ba(OH)2 + H2

0,1 0,1

=> Vk = 2,24 lít

Ba + 2H2O  Ba(OH)2 + H2

0,1 0,1

2Al + 6H2O  2Al(OH)3 + 3H2

0,3 0,45

=> Vk = 12,32 lít

*) Cách suy luận đúng:

Ba tác dụng với nước và Al tan trong môi trường kiềm

Ba + 2H2O  Ba(OH)2 + H2

0,1 0,1

2Al + 2OH- + 2H2O  2 

2

AlO + 3H2

0,2 0,2 0,3

=> V k = 8,96 lít

VD2 Hòa tan 0,69 gam mẫu Na vào 9,8 gam dung dịch H 2 SO 4 10% Tìm thể tích khí thu được ở đktc?

Hướng dẫn

* Phân tích:

không để ý phản ứng của Na với nước

nNa = 0,03 mol; n(H2SO4) = 0,01 mol

2Na + H2SO4  Na2SO4 + H2

0,02 0,01 0,01

=> Vk = 0,224 lít

2Na + H2SO4  Na2SO4 + H2

0,02 0,01 0,01

2Na + 2H2O  2NaOH + H2

0,01 0,005

=> V k = 0,336 lít.

VD3 Cho 13,7 gam kim loại Ba vào 200ml dung dịch FeSO 4 1M cho đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn Tìm khối lượng kết tủa thu được?

Hướng dẫn

* Phân tích

*) Cách suy luận sai lầm nBa = 0,1 mol; n(FeSO4) = 0,2 mol

Ba + FeSO4  BaSO4 + Fe

0,1 0,1 0,1 0,1

m = m(BaSO4) + mFe = 28,9 gam

Ba + 2H2O  Ba(OH)2 + H2

0,1 0,1

Ba(OH)2 + FeSO4  BaSO4  + Fe(OH)2

0,1 0,1 0,1

m = m(BaSO4) + m(Fe(OH)2) = 32,3 gam

4 Dạng 4 Do không xét hết các trường hợp dẫn đến “thiếu nghiệm”.

4.1 Ghi nhớ:

Nhớ được các tính chất khác biệt của các chất phản ứng cũng như sản phẩm: tính chất của oxit lưỡng tính, hiđroxit lưỡng tính, tính tan của một số chất, các quá trình hòa tan kết tủa CaCO3 bởi CO2; Al(OH)3 bởi NaOH,

Chẳng hạn như:

*/ Sự khác nhau về tính tan trong nước của các muối AgX.( AgF tan, còn AgCl, AgBr, AgI không tan)

*/ Sự khác biệt của Be với các kim loại nhóm IIA (ở nhiệt độ thường Be không tan trong nước nhưng tan trong dung dịch kiềm

4.2 Phân tích các ví dụ

VD1 Cho 31,84 gam hỗn hợp NaX, NaY (X,Y là hai halogen ở hai chu kì liên

tiếp) vào dung dịch AgNO 3 dư, thu được 57,34 gam kết tủa.

Hướng dẫn

*) Phân tích:

*) Cách suy luận sai lầm

- Do không chú ý đến AgX có AgF tan nên dẫn đến thiếu sót

Đặt NaX là công thức chung cho hai muối NaX và NaY

Na X + AgNO3  NaNO3 + AgX 

Thấy 1mol NaX  1 mol AgX => khối lượng tăng (108 – 23) = 85 gam => a mol Na X  a mol AgX => khối lượng tăng (57,34 – 31,84) = 25,5 gam

 a = 0,3 mol = n hỗn hợp => X = 83,13 => Br(M=80) và I ( M=127) => NaBr và NaI

đặt n(NaBr) = x mol; n(NaI) = y mol

































g m

g m y

x y

x

y

x

NaI NaBr

3 84 , 28 02

, 0 28 , 0 3

,

0

84

,

31

150

103

Xét hai trường hợp

TH1 Cả AgX và AgY đều kết tủa => cách giải như trên.

TH2 Trong hai muối AgX và AgY có một muối tan và một muối không tan

AgF

(do X, Y liên tiếp => F và Cl =>hai muối đó là NaF và NaCl)

đặt n(NaF) = x mol; n(NaCl) = y mol































g m g m y x y

y

x

NaCl NaF

4 , 23 4 , 8 4

, 0 2 , 0 34

,

57

5

,

143

84

,

31

5

,

58

42

Vậy đáp án bài toán là:









g m

g m

NaI

NaBr

3

84 , 28

hoặc 







g m

g m

NaCl NaF

4 , 23 4 , 8

VD2 Hòa tan hết 14,6 gam hỗn hợp hai kim loại thuộc nhóm IIA trong bảng

tuần hoàn vào nước ở nhiệt độ thường (giả sử trong quá trình hòa tan nhiệt độ không thay đổi) thu được 4,48 lít H 2 (đktc) Tím số cặp kim loại thỏa mãn đề bài?

Hướng dẫn

*) Phân tích:

*) Suy luận sai lầm.

HS thường quên đi đặc điểm khác biệt của Be với các kim loại khác trong nhóm đó là: Ở nhiệt độ thường Be là kim loại không tan trong nước nhưng tan trong dung dịch kiềm

Đặt M chung cho hai kim loại cần tìm

M + 2H2O  M (OH)2 + H2

0,2 0,2

=> M = 73 => M<73 tan được trong nước ở nhiệt độ thường => Ca

M>73 => Ba hoặc Sr

Vậy hai kim loại là (Ca, Sr) hoặc (Ca, Ba)

*) Cách suy luận đúng.

Xét hai trường hợp

TH1 hai kim loại đều phản ứng được với nước ở nhiệt độ thường (cách giải

như trên)

TH2 Be và một kim loại M tan được trong nước ở nhiệt độ thường.

M + 2H2O  M(OH)2 + H2

Be + 2OH-  BeO

2 + H2

=>n hỗn hợp kl = 0,2 mol => M = 73

=> (Be, Ba) hoặc (Be, Sr)

Vậy số cặp kim loại cần tìm: (Ca, Sr) ,(Ca, Ba),( Be, Ba) ,(Be, Sr)

5 Dạng 5 Không chú ý đến kim loại đa hóa trị

5.1 Ghi nhớ

* Do không chú ý đến các kim loại đa hóa trị cũng dẫn đến sai sót:

- Sn hóa trị (II) khi tác dụng với H+, còn với O2 thì hóa trị (IV)

- Fe hóa trị (II) khi tác dụng với H+, còn hóa trị (III) khi tác dụng với những chất oxi hóa mạnh như HNO3, H2SO4đặc nóng, Cl2,…