một số biện pháp giải bài tập tìm công thức phân tử của chất

lý do chọn đề tμi 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 nă

A Đặt vấn đề :

I lý do chọn đề tμi

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 được 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 hoá bằng các kỳ thi H-C , học sinh giỏi các cấp hàng năm

Cấu trúc đề thi 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 trong cấu trúc đề thi học sinh giỏi là: “Xác định công thức hoá học của chất” Trong các đề thi HSG những năm gần đây thường có dạng bài tập này

Với những lý do trên, tôi thực hiện đề tμi: Một số phương pháp giải bμi

tập lập công thức phân tử của chất dựa vμo thμnh phần định lượng

Mục tiêu của đề tμi:

- Qua quá trình nghiên cứu đã giúp tôi hoàn thiện hơn về công tác giảng dạy,

đặc biệt là bồi dưỡng học sinh giỏi

-Đối với học sinh: Giúp các em biết cách phân chia đề ra từng dạng nhỏ và

định hướng được phương pháp giải loại bài tập “ Xác định Công thức hoá học của

chất”

II C S Lí LU N

Trước tình hình chung hiện nay Việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất

và đời sống ngày nay càng phát triển mạnh và mở rộng Do đó việc cải thiện các trang thiết bị, dụng cụ máy móc Việc đưa công nghệ tiên tiến vào mọi lĩnh vực nhằm phát triển kinh tế, bảo vệ an ninh quốc phòng là rất cần thiết

Để đạt được mục tiêu đó thì mỗi quốc gia phải định hướng đào tạo nhân tài từ trong trường học theo các chuyên ngành khác nhau Chuyên ngành hoá học là một trong những chuyên ngành có nhiều ứng dụng trong thực tiễn cuộc sống Nó phục vụ cho nhiều chuyên ngành khác phát triển Vì vậy một việc rất cần thiết là ngay trong

hệ thống trường học phổ thông nên hình thành và đào tạo khối mũi nhọn bộ môn hoá học

Xuất phát từ thực tế đó , kết hợp với yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học nâng cao kiến thức trọng tâm của các môn ở trường trung học phổ thông Số 2 thành phố Lào Cai Đòi hỏi người giáo viên phải không ngừng cải tiến nội dung ,phương pháp

Th H nh – Tr ng THPT s 2 Lào Cai 2

giảng dạy cho phù hợp với đối tượng ,với yêu cầu của nghành , của phụ huynh , và học sinh cho nên ,tôi đã cố gắng tập hợp những nội dung lý thuyết và bài tập tiêu biểu cho từng chương ,từng bài ,từng chuyên đề , mở rộng và khắc sâu những kiến thức cơ bản Để giúp các em học sinh nói chung , học sinh các lớp ch n nói riêng có thể nắm được phương pháp học và giải bài tập hóa học

điều đó rất phiến diện ,thiếu hiệu quả , không đảm bảo chất lượng ,không phải là cách làm việc khoa học Do đó , với kinh nghiệm một số năm giảng dạy ở trường tôi

đã có định hướng tìm rút kinh nghiệm khi chọn lọc các phần lý 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 bi t cỏch khai thỏc đ bài , suy lu n và logic cỏc

v n đ Đây là dạng bài tập khó luôn làm vướng mắc học sinh, bởi vậy để các em tháo gỡ được vướng mắc này, trong quá trình dạy bồi dưỡng tôi đã tìm hiểu, nghiên cứu đưa ra phương pháp giải, cách thức khai thác suy luận lô gíc để loại trừ các trường hợp và xác định được tên chất

Theo tôi, có thể phân chia dạng này thành hai dạng bài tập nhỏ như sau:

1- Xác định chất dựa vào thành phần định tính

2- Xác định chất dựa vào thành phần định lượng

ở đây tôi chỉ xin trình bày cụ thể dạng bài tập xác định chất dựa vào sự phân tích định lượng

Lồng ghép trong các giờ bài tập, giờ ôn tập chương trong phạm vi cho phép thuộc

chương trình hoá lớp 10( l p 10 ch n)

Ôn luyện thi học sinh giỏi lớp 10 phổ thông

Tôi đã thực hiện đề tài trong năm học: 2010-2011

B Nội dung sáng kiến kinh nghiệm

I Tình hình thực tiễn

Khi làm các bài tập, khi giải đề thi học sinh giỏi các em vẫn còn nhiều vướng

mắc Đặc biệt là khi gặp bài tập dạng xác định chất dựa vào sự phân tích thành phần

định lượng Cụ thể khảo sát về chất lượng làm bài dạng này khi chưa áp dụng đề tài

này vào giảng dạy như sau:

1.Mức độ bμi cơ bản

Cách giải khoa học

vμ đúng kết quả

giải không khoa học nhưng đúng kết quả

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

- Khả năng tư duy suy luận lô gíc của học sinh còn chưa cao, có thói quen suy

nghĩ theo lối mòn hay cứ chờ đợi vào sự gợi ý của giáo viên

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

- Kỹ năng giải bài tập dạng này chưa cao

- Đây là dạng bài tập ít thấy trong quá trình học ở SGK nên đều mới với giáo viên và HS

III Giải pháp khắc phục:

Kỹ năng được hình thành là do rèn luyện, vậy rèn luyện học sinh ở dạng bài tập này là như thế nào? Theo tôi nên phân chia nhỏ dạng để học sinh dễ tiếp cận nắm

được cách giải cụ thể

Dạng này tôi chia làm hai dạng nhỏ như sau:

- Dựa vào thành phần định lượng để xác định các chất trên chuỗi phản ứng chữ cái

- Phân tích định lượng, dựa vào phản ứng hóa học để xác định một (hoặc vài chất trong hỗn hợp)

ở mỗi dạng đều giới thiệu những bước cơ bản để học sinh định hướng 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 các chất

Bμi tập 1: Khi nung nóng một lượng chất rắn A tạo ra 0,6 g 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 chứa 0,96g chất G Sản phẩm khí C cho đi qua dung dịch chất D dư tạo ra 2,76g 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, G, E là những chất nào.Viết phương trình phản ứng tương ứng

Hướng dẫn: (ở đây tôi không giải cụ thể mμ chỉ hướng dẫn học sinh tìm tòi lời

giải)

- 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 l μ muối bị phân huỷ)

Hơn nữa B + H2O → d2 G, suy ra (B là oxit bazơ và C là một oxit axit)

B là oxit của nhóm kim loại 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? (kiềm)

O M

M

02 , 0

6 , 0

= M = 7 Liti → ⇒

(kiềm)

0,96g d2 chất G 2,76 g d2 chất E

* Tr ường hợp 2: B là oxit của kiềm thổ

Ký hiệu: MO

- Thực hiện tương tự trường hợp 1 M = 14 (loại) →

Vậy A là muối của Li, nhưng A thoã mãn những muối nào?

( A có thể là Li2CO3 hoặc Li2SO3 , vì các muối còn lại của Li không phân huỷ) Suy ra các chất B, C, G ?

+ Dung dịch D tác dụng được vơí

CO2 hoặc (SO2) thì D là những chất nào?

+ Xét các trường hợp của D và của C

1) M(OH)n + CO2 →

2) M(OH)n +SO2 →

3) M2(CO3)n + CO2 + H2O →

4) M2(SO3)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

)

2

) ( 02 , 0

mol n

Ta có: M = m : n 2M + 60n = → 138

02 , 0

76 , 2

= M = 69 - 30n ⇒

n = 1

M = 39 → Kali

* n = 2,3 đều loại + Các trường hợp còn lại xét tương tự, kết quả đều không phù hợp suy ra D là KOH , E là K2CO3

Bμi tập 2: Ba nguyên tố A, B, X thuộc cùng 1 nhóm các nguyên tố của hệ

thống tuần hoàn, tổng số thứ tự của 2 nguyên tố đầu và cuối trong bảng hệ thống tuần hoàn là 76 Muối của axit Nitric được tạo thành từ các nguyên tố đó, thường sử dụng để nhuộm màu lửa của pháo bông, pháo hoa thành màu đỏ và dung dịch của nó

có môi trường trung tính Xác định các nguyên tố A,B, X và vị trí của nó trong bảng

A,B,X phải thuộc loại nào?

đều mạnh

+ STT (A) + STT(X) = 76 suy ra STT của các kim loại < 76 + Màu lửa đỏ để nhuộm pháo bông là Stronti(Sr) = 38

+ trong nhóm II A chỉ có ( Ca) và (Ba) thoả mãn vì có STT ( 20 + 56 = 76) Vậy A là Ca, B là Sr, X là Ba

2- Dạng 2: Dạng bμi tập xác định công thức phân tử của một chất dựa vμo

Bμi tập 3

Hợp chất được tạo thành bởi 3 nguyên tố có khối lượng 10,8g, người ta xử lý cẩn thận bằng Cl2 Khi đó thu được hỗn hợp 2 Clorua và hydroclorua mà từ đó có thể

điều chế đ−ợc 400 g dung dịch HCl 7,3% Khối l−ợng tổng của clorua tạo thành là 38,4g Xác định công thức của hợp chất đầu Nếu biết một trong các nguyên tố có phần khối l−ợng trong hợp chất là 42,6%, còn trong clorua của nguyên tố đó 39,3%

2 , 29 = 0,8(mol) n

⇒ H = 0,8(mol) m→ H = 0,8 (g)

Khối l−ợng của nguyên tố A và B là 10,8 - 0,8 = 10(g)

Giả sử trong hợp chất đâù nguyên tố A chiếm 42,6 % ta có:

) ( 6 , 4 100

6 , 42 8 ,

M

A A

100

3 , 39 5 ,

+ Các giá trị khác đều không thoã mãn

Vậy trong hợp chất đầu phải có Na

n

→ A = nNa =

23

6 ,

4 = 0,2 (mol) m

4 , 5

m M

M

B B

B

9 5

,

+

+ m = 1 → MB = 9 B là Beri ( Be) khi đó hợp chất có dạng: B →

NaxBeyHz → hợp chất này không tồn taị

+ m = 2 → MB = 18 (loại) B

+ m = 3 → MB = 27 B là Al khi đó hợp chất có dạng: NaB → xAlyHz

Số mol Al là: nAl =

27

4 ,

5 = 0,2 (mol)

Ta có: x : y : z = 0,2 : 0,2 : 0,8 = 1 : 1 : 4

Vậy Công thức hợp chất là: NaAlH4

Các giá trị khác của m không thoã mãn

Bμi tập 4 : Dùng 1,568 l H2 phản ứng đủ với 4 g hỗn hợp hai oxit thu đ−ợc m gam hai kim loại A hoá trị II và B Cho m gam A và B ở trên vào dung dịch HCl d− tạo ra 0,896l H2 và còn 0,64g kim loại A Cho A phản ứng hết với H2SO4 đặc nóng thu đ−ợc 0,224 lít SO2 Các thể tích khí đo ở đktc

508 , 1

64 ,

896 , 0

mol

=

- Phản ứng B với HCl là:

4 ,

⇒ 56x + 16 y =

06 , 0

2 ,

a.Xác định kim loại M?

b Đun nhẹ 104,64 gam dd muối tạo thành ở trên để làm bay hơi nước, thu

được 33,36 gam tinh thể hiđrat Xác định công thức của tinh thể muối hiđrat này?

Giải

a PT xảy ra MCO3 + H2SO4 MSO4 + H2O + CO2(1)

Để tính cho thuận tiện, các em có thể giả sử nMCO3= 1mol

khi đó nH2SO4 p/ứ= nMSO4 tạo ra= nCO2= 1mol

Vì giả thiết lượng dd H2SO4 dùng vừa đủ, tính được mdd H2SO4 12,25% đã dùng =98: 0,625= 800 gam

Như vậy dd sau phản ứng chính là dd MSO4( C%= 17,431%)

Dựa vào CT: C% MSO4=

44 800 60

96

ư + +

+

M

M 100%= 17,431 (2)

Giải (2) tìm được M=56 Vậy M chính là Fe

b.Khối lượng dd sau phản ứng = 56+ 860-44= 872 gam, chứa 1mol FeSO4

Do đó trong 104,64 gam dd sau phản ứng chứa nMSO4= 0,12 mol

Khối lượng tinh thể muối hiđrat= 33,36g= mFeSO4+ mH2O

3-Dạng 3: Xác định công thức của 1 chất dựa vμo kết quả phân tích định

lượng (Biết thμnh phần % của các nguyên tố)

Một hợp chất vô cơ A x BBy C z có chứa về khôí lượng A lμ a% ; % khôí lượng

B lμ b%; % khôí lượng C lμ % khôí lượng lμ C% Ta có tỷ lệ về số mol các nguyên tố:

x : y : z =

c B

c M

b M

a

: :

Trong đó a, b, c lμ thμnh phần % khôí lượng các nguyên tố trong hợp chất

M A , M B , MB c lμ khôí lượng mol nguyên tử các nguyên tố

Với các hợp chất vô cơ tỷ lệ tối giản giữa x, y, z thường cũng lμ giá trị các chỉ

Bμi tập 6: Phân tích một hợp chất vô cơ A có thành phần % theo khôí lượng

của đồng là 40%; lưu huỳnh 20% và oxy là 40%

Xác định công thức hoá học của A

Giải

Vì % Cu + % S + % 0 = 40 + 20 + 40 = 100%

Nên A chỉ có Cu, S và O Gọi công thức của A là: CuxSy0z

Ta có tỷ lệ số mol các nguyên tố Cu; S; 0 là

X : y : z =

16

40 : 32

20 : 64

40 0

% :

% :

%

0

=

M M

S M

Cu

S Cu

= 0,625 : 0,625 : 2,5 = 1: 1: 4 Vậy A có công thức hoá học CuS04

Bμi tập 7: Đốt cháy hoàn toàn 13,6g hợp chất A, thì thu đ−ợc 25,6 g S02 và 7,2g H20 Xác định công thức A

2

0

ms = 0,4 32 = 12,8 (g)

) ( 8 , 0

; 8 , 0 4

, 0 18

2 , 7 0

2

g mH

mol nH

mol n

Bμi tập 9: Hoà tan hoàn toàn 7,2g một kim loại hoá trị II bằng dung dịch

HCl, thu đ−ợc 6.72 lít H2 ở điều kiện tiêu chuẩn Xác định tên kim loại đã dùng

Vậy A là kim loại Mg

Bμi tập 10: Hoà tan một l−ợng ôxit kim loại hoá trị II bằng dung dịch H2S0410% vừa đủ thu đ−ợc một dung dịch muối có nồng độ 11,8% Tìm tên oxít đã dùng?

36 , 24

) 996 (

8 , 11 ) 96 (

100 100

8 , 11 980 ) 16 (

96

Magie M

M M

a M

a

M a

=

+

= +

→

= +

+ +

Có thể chọn a=1 cho đơn giản

Bμi tập 11 : Hỗn hợp A gồm CuO và một oxit của Fe Cho 5,52 gam hhA

phản ứng với CO d− thu đ−ợc khí B và chất rắn C Cho toàn bộ khí B vào 200 ml dd KOH 0,6M đ−ợc 9,52 gam hỗn hợp muối Hòa tan toàn bộ l−ợng chất rắn C vào dd HCl d− thu đ−ợc 672 ml khí H2

a Xác định công thức của oxit sắt?

b Tính thể tích dd chứa hh HCl 2M và H2SO4 1M để hòa tan hết 5,52g hhA?

Giải

PTPƯ: CuO + CO Cu + CO2 (1)

FexOy + yCO x Fe + yCO2(2)

Như vậy khí B là CO2 và chất rắn C là hh( Fe, Cu)

Để tìm nCO2, các em dựa vào nKOH và khối lượng muối giả thiết cho, viết các ptpư có thể xảy ra giữa CO2 và KOH

Đặt a=nKHCO3 , b=n K2CO3

Lập hệ pt: 100a + 138b= 9,52(3)

a+ 2b = 0,12(4)

Giải hệ 3,4 tìm được a = b = 0,04 nCO2 = 0,08 mol

Trong khi đó chất rắn C hòa tan vào HCl dư chỉ thu được nH2 = 0,03 chứng tỏ chỉ có 0,03 mol Fe( đây chính là lượng Fe chứa trong oxit sắt tạo thành)

Muốn tìm được lượng oxi chứa trong oxit sắt này ta cần tìm qua một số bước như tìm m(Fe,Cu) mCu mCuO mFexOy mO ( 0,64 g)

Bμi tập 12 :A là một kim loại hoá trị II Nếu cho 2,4 g A tác dụng với 100ml

dung dịch HCl 1,5 M thấy sau phản ứng vẫn còn 1 phần A chưa tan hết Cũng 2,4 A nếu tác dụng với 125ml dung dịch HCl 2M thấy sau phản ứng vẫn còn dư axít Xác

định kim loại A

Bμi tập 13: Hoà tan hoàn toàn 4g một ôxít kim loại hoá trị 3, bằng dung

dịch HN03 37,8 %( vừa đủ ) thu được dung dịch muối có nồng độ 41,72%

a Tìm công thức ôxít đã dùng

b Làm lạnh dung dịch muối ở trên thấy thoát ra 8,08 g muối rắn Lọc tách muối rắn thấy nồng độ của muối trong nước lọc là : 34,7%

Xác định công thức muối rắn tách ra trong thí nghiệm?

Bμi tập 14: X là hỗn hợp của 3 chất gồm kim loại R, oxit và muối sunfat của

nó( R có hóa tri 2 không đổi trong các hợp chất) Chia 29,6g X thành 2 phần bằng nhau

Phần 1: đem hòa tan trong dd H2SO4 loãng, dư được ddA , khí B Lượng khí B này vừa đủ để khử hết 16g CuO Sau đó cho ddA tác dụng với dd KOH dư đến khi

phản ứng kết thúc thu được kết tủa C Nung C đến khối lượng không đổi thu được 14g chất rắn

Phần 2: Cho tác dụng với 200ml dd CuSO4 1,5M Sau khi phản ứng kết thúc tách bỏ chất rắn, cô cạn phần dd thì thu được 46g muối khan

a Viết các PTPƯ xảy ra?

x

=

=

=Suy ra x, y, z

Cách 2: Tính

) (

9

c m

; 11 3

0

H

H c

c

m m a m

b m

z m

y m

H c

Suy ra x, y, z

Cách 3: Dựa vào phương trình phản ứng cháy tổng quát

2 0 0

y xC

2

y xC z

B μi tËp 15: §èt ch¸y 4,5 g hîp chÊt h÷u c¬ A BiÕt A chøa C, H, 0 vµ thu ®−îc

%

% 33 , 13 100 5 , 4 9

4 , 5 100 9

%

% 60 100 5 , 4 11

3 9 , 9 100 11

3

%

= +

a

b C

LËp tû lÖ :

100

60 27 , 26 33 , 13 60

=

=

Ph−¬ng tr×nh ph¶n øng : CxHy0z + 0

2 0 0

2

y xC z

z y

3 , 0 075 , 0 1

3 225

, 0 075 , 0 1

x x

MÆt kh¸c: MC3H80z = 60

Hay : 36 + 8 + 16z =60 –> z = 1

VËy c«ng thøc cña A lµ C3H80