skkn sử dụng phương pháp đồ thị để giải nhanh các bài toán CO2 (hoặc SO2) tác dụng với dung dịch kiềm dạng XOH, Y(OH)2

Nhằm giúp các em học sinh bậc trung học cơ sở tháo gỡ những khó khănnày và không còn lúng túng trong khi giải các bài tập liên quan giữa phản ứngCO2 hoặc SO2 tác dụng với dung dịch kiềm

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ

SO2) TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH KIỀM DẠNG XOH,

Người viết: Nguyễn Thị Minh Nguyệt

Đơn vị: Trường THCS Dĩ An

Tổ: Hóa

NĂM HỌC: 2009 – 2010

MỤC LỤC

1 ĐẶT VẤN ĐỀ 3

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 3

1.2 Mục tiêu – mục đích nghiên cứu 3

1.3 Thực trạng của đề tài 3

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

2 NỘI DUNG 3

2.1 Bản chất phản ứng oxit axit tác dụng với dung dịch kiềm 3

2.1.1 CO2 ( hoặc SO2) phản ứng với dung dịch kiềm hóa trị II 3

2.1.2 CO 2 ( hoặc SO 2 ) phản ứng với dung dịch kiềm hóa trị I 3

2 2 Phương pháp đồ thị 3

2.2.1 CO 2 (hoặc SO 2 ) tác dụng với dung dịch kiềm hóa trị II (Y(OH) 2 ) 3

2.2.1.1 Bài toán 1 - Tính muối tạo thành 3

2.2.1.2 Bài toán 2 – Tính CO 2 3

2.2.1.3 Bài toán 3 – Tính Y(OH) 2 3

2.2.2 CO 2 (hoặc SO 2 ) tác dụng với dung dịch kiềm hóa trị I (XOH) 3

2.2.1.1 Bài toán 1 - Tính muối tạo thành 3

2.2.1.2 Bài toán 2 – Tính XOH 3

2.2.1.3 Bài toán 3 – Tính CO 2 3

2.3 Một số ví dụ 3

2.4 Tổ chức thực hiện – kết quả đạt được 3

3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3

TÀI LIỆU THAM KHẢO 3

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Môn hóa học là bộ môn khoa học gắn liền với tự nhiên, đi cùng đời sốngcủa con người Việc học tốt bộ môn hóa học trong nhà trường sẽ giúp học sinhhiểu được rõ về cuộc sống, những biến đổi vật chất trong cuộc sống hàng ngày

Từ những hiểu biết này giáo dục cho học sinh ý thức bảo vệ tài nguyên thiênnhiên rất hạn chế của Tổ quốc, đồng thời biết làm những việc bảo vệ môi trườngsống trước những hiểm họa về môi trường do con người gây ra trong thời kỳ côngnghiệp hóa, hiện đại hóa, nhằm tạo dựng một cuộc sống ngày càng tốt đẹp hơn

Để có một kết quả học tập tốt bộ môn này thì việc giải bài tập có một ýnghĩa rất quan trọng Ngoài việc rèn luyện kỹ năng vận dụng, giải thích các hiệntượng, các quá trình hóa học, giúp tính toán các đại lượng: khối lượng, thể tích, sốmol… đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động Bài tập hoá họccòn được dùng để ôn tập, rèn luyện một số kỹ năng về hoá học Thông qua giảibài tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thông minh, sáng tạo, bồi dưỡnghứng thú trong học tập

Giải toán hóa học là sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa hiện tượng và bản chấthóa học với các kỹ năng về toán học Tuy nhiên, muốn giải chính xác một bàitoán hóa học (loại tính theo phương trình hóa học) thì trước tiên phải viết đầy đủ

và chính xác các phương trình hóa học đã xảy ra Đây là “chìa khóa” để mở đáp

án của bài toán hóa học Chỉ cần nhầm lẫn nhỏ trong việc viết phương trình hóahọc thì mọi nổ lực trong giải toán đều trở nên vô nghĩa

Mỗi bài tập có thể có nhiều phương pháp giải khác nhau Việc lựa chọnphương pháp thích hợp để giải bài tập lại càng có ý nghĩa quan trọng hơn Nếubiết lựa chọn phương pháp hợp lý, sẽ giúp học sinh hiểu rõ hơn bản chất của cáchiện tượng hoá học

Trong thực tế, để hiểu rõ bản chất của phản ứng giữa oxit axit (CO2, SO2)tác dụng với dung dịch kiềm dạng XOH, Y(OH)2 đối với học sinh bậc học trunghọc cơ sở là hết sức khó khăn Đa số các em khi gặp các bài toán hóa học dạngnày đều tỏ ra rất lúng túng và tất nhiên kết quả của bài toán không đạt được yêucầu

Nhằm giúp các em học sinh bậc trung học cơ sở tháo gỡ những khó khănnày và không còn lúng túng trong khi giải các bài tập liên quan giữa phản ứng

CO2 (hoặc SO2) tác dụng với dung dịch kiềm hóa trị I (hoặc II) Đặc biệt, tronggiai đoạn hiện nay các kỳ thi cũng đã dần chuyển đổi từ hình thức thi tự luận sanghình thức thi trắc nghiệm khách quan nên thiết nghĩ cần phải nghiên cứu, tìm tòicác phương pháp giải bài toán hóa học một cách chính xác và nhanh chóng

Qua quá trình giảng dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi nhiều năm và việc thamkhảo nhiều tài liệu, tôi đã tích luỹ được một số phương pháp giải bài tập hoá học.Việc vận dụng phương pháp đồ thị trong toán học để giải nhanh các bài tập hoáhọc liên quan đến phản ứng giữa oxit axit (CO2, SO2) tác dụng với dung dịch kiềmdạng XOH, Y(OH)2 đã tỏ ra có nhiều ưu điểm

Chính vì vậy, tôi mạnh dạn giới thiệu đến quý đồng nghiệp, các em họcsinh đề tài “Sử dụng phương pháp đồ thị để giải nhanh các bài toán CO 2 (hoặc SO 2 ) tác dụng với dung dịch kiềm dạng XOH, Y(OH) 2 ”

Đây là một trong những phương pháp giải các bài tập hóa học về CO2 (hoặc

SO2) tác dụng với dung dịch kiềm dạng XOH, Y(OH)2 mà tôi cho rằng rất có hiệuquả

Vận dụng được phương pháp này sẽ giúp cho quá trình giảng dạy của giáoviên và học tập của học sinh cho bộ môn hoá học được thuận lợi hơn rất nhiều,nhanh chóng có kết quả để trả lời câu hỏi trắc nghiệm khách quan có liên quan,nâng cao được chất lượng dạy và học

1.2 Mục tiêu – mục đích nghiên cứu

Làm rõ được bản chất của phản ứng CO2, SO2 tác dụng với dung dịch kiềmdạng XOH, Y(OH)2, qua đó giúp học sinh hình thành được kỹ năng giải các bàitoán có liên quan đến phản ứng hóa học này, phát huy tính tích cực, sáng tạotrong giải toán hóa học của học sinh

Xây dựng phương pháp giải bài toán CO2 (hoặc SO2) tác dụng với dungdịch kiềm dạng XOH, Y(OH)2 bằng phương pháp đồ thị

1.3 Thực trạng của đề tài

Để giải nhanh và chính xác một bài toán về CO2 (hoặc SO2) tác dụng vớidung dịch kiềm hóa trị I (hoặc hóa trị II) việc cần thiết trước hết là phải hiểu đượcbản chất của nó rồi mới đến lựa chọn phương pháp giải Tuy nhiên các tài liệu của

bộ môn này ở bậc trung học cơ sở các tác giả chưa đề cập đúng mức về cácphương pháp giải bài toán dạng này, thường các tác giả chỉ chú trọng về phươngpháp giải thông thường đó là lập phương trình phản ứng, tính số mol của oxit axit(CO2 , SO2) và của dung dịch kiềm … Chính điều này đã làm cho học sinh khóhiểu về bản chất của dạng toán hóa học này và bị mất nhiều thời gian mới có kếtquả chính xác Hơn nữa, bài tập dạng này thường phải xét nhiều trường hợp.Nhưng trong tài liệu thì ít được nói tới

Mặt khác trong chương trình giảng dạy bộ môn hóa ở bậc trung học cơ sởthì bài tập về dạng này cũng hết sức giới hạn và nếu có cũng chỉ ở mức độ đơngiản Cho nên, khi gặp những phản ứng hóa học về CO2 (hoặc SO2) thì học sinh sẽlúng túng, viết phương trình phản ứng sai dẫn đến bài toán sai hoặc là các em bỏsót sản phẩm có thể tạo thành của phản ứng dẫn đến kết quả bài toán của các em

bị thiếu nghiệm

Tuy nhiên, trong một số tài liệu tham khảo các tác giả cũng có đề cặp đếnphương pháp lập đồ thị để giải quyết bài toán dạng này nhưng các tác giả cũng chỉ

là dừng lại ở việc giải một số bài tập đơn lẻ mà chưa có tính khái quát

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Trong giai đoạn hiện nay, hình thức thi trắc nghiệm khách quan được đánhgiá cao nên trong các kỳ thi đều xuất hiện hình thức thi này, học sinh vận dụngphương pháp này cho những câu liên quan sẽ có kết quả chính xác và tiết kiệmđược rất nhiều thời gian

Ngoài ra đề tài này có thể là tài liệu tham khảo không những cho học sinh

mà còn cho giáo viên hệ thống hoá được kiến thức, phương pháp dạy học Đặcbiệt là các em học sinh trong đội tuyển học sinh giỏi

Góp phần nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy - học hóa học của giáo viên

và học sinh

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu về bản chất của phản ứng CO2 (hoặc SO2) tác dụng với dungdịch kiềm dạng XOH, Y(OH)2

Nghiên cứu, chọn lựa phương pháp giải dạng toán hóa học này chính xác

2 NỘI DUNG

2.1 Bản chất phản ứng oxit axit tác dụng với dung dịch kiềm.

2.1.1 CO2 ( hoặc SO2) phản ứng với dung dịch kiềm hóa trị II

Giả sử dẫn b (mol) CO2 ( hoặc SO2) vào dung dịch chứa a (mol) kiềmY(OH)2 thì phản ứng xảy ra theo trình tự như sau:

Đầu tiên, phản ứng tạo muối trung hòa, đến khi nYCO3 nY(OH)2 a thìkết tủa đạt cực đại ( với Y là kim loại kiềm hóa trị II):

CO2 + Y(OH)2  YCO3  + H2O (1)

a  a  a (mol)Nếu tiếp tục bơm CO2 thì kết tủa YCO3 bị tan dần và chuyển thành muốiY(HCO3)2 Khi nCO2 2a thì kết tủa tan hoàn toàn

2.1.2 CO 2 ( hoặc SO 2 ) phản ứng với dung dịch kiềm hóa trị I

Giả sử dẫn b (mol) CO2 ( hoặc SO2) vào dung dịch chứa a (mol) kiềm XOHthì phản ứng xảy ra theo trình tự như sau:

Đầu tiên, phản ứng tạo muối axit, đến khi nXHCO3 nCO2 b thì XHCO3

đạt cực đại ( với X là kim loại kiềm hóa trị I):

b  b  b (mol)Sau đó XHCO3 bị mất dần và chuyển thành X2CO3 Khi nXOH 2b thì chỉcòn muối X2CO3

2.2.1 CO 2 (hoặc SO 2 ) tác dụng với dung dịch kiềm hóa trị II (Y(OH) 2 )

Trục x biểu thị số mol CO2 (hoặc SO2)

Trục y biểu thị số mol của muối YCO3

Từ trục x chọn hai điểm a và 2a, từ trục y chọn một điểm a

Trong đó a =nY(OH)2

Tại tọa độ A(a,a) lần lượt ta nối tới tọa độ O(0,0) và tọa độ B(2a,0) ta đượctam giác AOB

2.2.1.1 Bài toán 1 - Tính muối tạo thành.

Với số mol của CO2 từ trục x dựng đường vuông góc với trục x cắt tam giácAOB tại điểm Y1 trên

cạnh OA hoặc tại điểm Y2

trục y tại y2 ta được nYCO3 y2, nY(HCO )3 2  a y2

Nếu nCO2 2athì ta được nY(HCO )3 2 a, nYCO3 0

(1)(2)(3)

số mol của CO2 và dễ dàng tìm được trị

số a chính là trung bình cộng của hai số

mol CO2

1(CO )2 2(CO )2Y(OH)2

Trục x biểu thị số mol dung dịch kiềm hóa trị I (XOH)

Trục y biểu thị số mol của muối XHCO3

Từ trục x chọn hai điểm b và 2b, từ trục y chọn một điểm b

Trong đó b n CO2

Tại tọa độ A(b,b) lần lượt ta nối tới tọa độ O(0,0) và tọa độ B(2b,0) ta đượctam giác AOB

(1)(2)(3)

2.2.1.1 Bài toán 1 - Tính muối tạo thành.

Với số mol của XOH từ

trục x dựng đường vuông góc với

trục x cắt tam giác AOB tại điểm

Y1 trên cạnh OA hoặc tại điểm

Y2 trên cạnh AB

Tại Y1 dựng đường vuông

góc với trục y cắt trục y tại y1 ta

được nXHCO3 y1, nX CO2 3 0

Tại Y2 dựng đường vuông

góc với trục y cắt trục y tại y2 ta được nXHCO3 y2, nX CO2 3  b y2

Nếu nXOH 2bthì ta được nX CO2 3 b, nXHCO3 0

2.2.1.2 Bài toán 2 – Tính XOH

Với số mol XHCO3 từ trục

y dựng đường thẳng vuông góc

với trục y cắt tam giác OAB tại

một hoặc hai điểm Tại đó dựng

đường vuông góc với trục x ta

được số mol của XOH

n  0,1 5  phản ứng này tạo ra hai muối:

Gọi x,y lần lượt là số mol của BaCO3 và Ba(HCO3)2

Dựa vào số mol của CO2 = 0,12

mol và số mol của Ba(OH)2 = 0,1 mol,

NaOH = 60 : 40 = 1,5 (mol)

Ta có : 1 <

n n 2

CO

NaOH

= 1,5 < 2 Kết luận: Sản phẩm tạo ra 2 muối ta có phương trình phản ứng.

CO2 + NaOH  NaHCO3 ( 2 )NaHCO3 + NaOH  Na2CO3 + H2O (3)Theo (2) nNaOH = nNaHCO3 = nCO2 = 1 mol

nNaOH dư tham gia phản ứng (3) là: 1,5 -1= 0,5 (mol)

Theo (3) nNaOH dư = nNaHCO3 = nNa2CO3 = 0,5 (mol)

Dựa vào số mol của CO2, NaOH ta dựng được đồ thị:

Dựa vào đồ thị ta thấy sản phẩm tạo ra hai muối

NaHCO3 (0,5 mol) và Na2CO3 (0,5 mol)

A

B0,4O

NaHCO3

n

NaOHn

 Phương pháp thông thường

Phản ứng này tạo muối BaCO3

A

B1

0,5 1 0,5

3,36

0,15( )

22, 4 8.0, 02 0,16( )

0,15 1 0,16

CO

Ba OH n

Các chất sau phản ứng là: BaCO3, Ba(OH)2

Cho 10 lít (đktc) hỗn hợp A gồm N2 và CO2 ở đktc vào 2 lít dung dịch Ca(OH)2

0,02 M thì thu được 1 gam kết tủa

Tính % CO2 trong hỗn hợp A theo thể tích

Lời giải

 Phương pháp thông thường

Phương trình hoá học của những phản ứng lần lượt xảy ra như sau:

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O (1)

CO2 + H2O + CaCO3  Ca(HCO3)2 (2)

Ta có: Số mol Ca(OH)2 = 2 0,02 = 0,04 (mol)

Số mol CaCO3 = 1 : 100 = 0,01 (mol)

Ba OH du

Số mol CaCO3 (1) = Số mol Ca(OH)2 = 0,04 (mol).

 Số mol CaCO3 (2) = 0,04 - 0,01 = 0,03 (mol)

Theo phương trình (1) và (2):

Số mol CO2 = 0,04 + 0,03 = 0,07 (mol)Vậy, A có % CO2 = 0,07 22, 4 100% 15, 68%

Dựa vào đồ thị, nếu sau phản ứng

thu được 1 gam kết tủa thì ta có ngay:

Lời giải:

 Phương pháp thông thường

0,04

0,04

A

B0,08O

Hấp thụ V lít SO2 (đktc) vào 150 ml dung dịch Ba(OH)2 0,2M Sau phản ứng côcạn hỗn hợp sản phẩm thu được 8,15g muối Tính V.

Tạo muối Ba(HSO3)2

2SO2 + Ba(OH)2  Ba(HSO3)2

0,03 0,03 (mol)

3 2 ( ) 0, 03.299 8,97

Ba HSO

2 ( ) 0,15.0, 2 0, 03( )

Ba OH

Điều này vô lý vì 8,97gam > 8,15 gam (theo đề bài cho)

Ba HSO

n   y mol

=>217y + (0,03 – y)299 = 8,15

Suy ra y = 0,01 mol

→ Tạo thành 2 muối BaSO3

(0,01mol); Ba(HSO3)2 (0,02 mol)

A

B0.06

NaOH n

0,1

0,1

A

B0,2

=> mNa2CO3 = 0,1 106 = 10,6 (g)

Trường hợp2:

Sản phẩm tạo thành là muối axit: NaHCO3

nCO2 = nNaOHPhương trình phản ứng:

CO2 + NaOH  NaHCO3 ( 2 )Theo (2) nNaHCO3 = nCO2 = 0,1 (mol)

NaOH

CO < 2.

Các phương trình phản ứng :

CO2 + NaOH  NaHCO3 ( 3 )2NaOH + CO2  Na2CO3 + H2O (4)

Và khối lượng hỗn hợp hai muối:

8,4 (g) < mNaHCO3 + mNa2CO3 < 10,6 (g)

 Phương pháp đồ thị

Từ đồ thị ta thấy rằng, để hấp thụ hoàn toàn khí CO2 thì số mol NaOH ≥ 0,1mol

Từ đồ thị ta có thể biện luận như sau:

* Nếu nNaOH = 0,1 thì muối tạo thành là NaHCO3 (0,1mol)

Và khối lượng hỗn hợp hai muối:

8,4 (g) < mNaHCO3 + mNa2CO3 < 10,6 (g)

Qua việc giải các bài tập ở trên bằng hai phương pháp khác nhau ta nhận thấy:

- Có thể giải một số bài tập hoá học theo phương pháp đồ thị một cách nhanhchóng mà không bị bỏ sót nghiệm

2.4 Tổ chức thực hiện – kết quả đạt được

Với nội dung phương pháp như đã trình bày ở trên, tôi đã áp dụng giảngdạy cho các lớp khối 9 và thu được kết quả rất khả quan

Qua khảo sát hai lớp 96 và 98 bằng bốn câu trắc nghiệm lien quan đến dạngbài tập này, học sinh làm rất tốt

Trích đề thi kiểm tra trắc nghiệm khách quan:

Câu 1

Dẫn 1,12 lít khí SO2 (đktc) đi qua 700 ml dung dịch Ca(OH)2 0,1M Khối lượngcác chất sau phản ứng là:

a) 6 gam CaSO3; 1,48 gam Ca(OH)2 b) 1,48 gam CaSO3; 6 gam Ca(OH)2

c) 6 gam CaSO3 d) 1,48 gam Ca(OH)2

Cho V lít (đktc) khí CO2 hấp thụ hoàn toàn vào 450 ml dung dịch Ba(OH)2

0,2M thì thu được 15,76 gam kết tủa Giá trị của V là:

a) 1,792 lít b) 2,24 lít c) 2,016 lít d) a và b

Câu 4

Hấp phụ hoàn toàn 4,48 lít CO2 vào 500ml dung dịch NaOH thu được 17,9gam muối CM của dung dịch NaOH là:

Quá trình giảng dạy ở năm học vừa qua, đặc biệt là khi việc kiểm tra, đánhgiá học sinh chuyển sang hình thức kiểm tra TNKQ, tôi nhận thấy:

- Kiến thức của học sinh ngày càng được củng cố và phát triển sau khi hiểu

rõ được bản chất của các quá trình hoá học

- Trong quá trình tự học, học sinh tự tìm tòi, phát hiện được nhiều phươngpháp khác nhau trong giải bài tập hoá học

- Học sinh nhanh chóng có được kết quả để trả lời câu hỏi TNKQ mà tránhđược việc bỏ sót nghiệm khi làm theo hình thức tự luận

- Sử dụng phương pháp này trong giảng dạy, các thầy cô giáo sẽ không phảimất nhiều thời gian trong việc mô tả hiện tượng, xét các trường hợp xảy ra

3.2 Kiến nghị

Trong quá trình vận dụng đề tài, tôi có một số kiến nghị như sau:

Giáo viên phải chuẩn bị thật kỹ nội dung cho mỗi dạng bài tập, xây dựngđược phương pháp giải các bài toán đó

Việc hình thành kỹ năng giải các dạng bài toán nêu trong đề tài cần bắt đầu

từ một bài tập mẫu, sau đó tổ chức cho học sinh giải bài tập tương tự mẫu, rồiphát triển vượt mẫu

Mỗi dạng bài tập phải được xây dựng phương pháp giải nhằm giúp các em dễdàng nhận dạng và vận dụng các kiến thức, kỹ năng một cách chính xác Sau mỗi

dạng nên chú trọng đến việc kiểm tra đánh giá kết quả, sửa chữa, rút kinh nghiệmnhững sai sót mà học sinh mắc phải.

Do năng lực có hạn nên đề tài có thể chưa bao quát hết các dạng, các ví dụđưa ra chưa thực sự điển hình nhưng vì lợi ích của học sinh khi được tiếp cận vớiphương pháp này nên tôi mạnh dạn viết, giới thiệu với đồng nghiệp và học sinh.Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý đồng nghiệp, đọc giả, họcsinh để cho đề này thật sự góp phần nâng cao chất lượng học tập của học sinh.Xin chân thành cảm ơn !!!

Người viết

Nguyễn Thị Minh Nguyệt