Nguyên nhân III.Giải pháp khắc phục 1- Dạng bài tập dựa vào thành phần định lượng để xác định các chất trên chuỗi phản ánh chữ cái.. 2- Dạng bài tập xác định công thức phân tử của một ch
Trang 1NỘI DUNG ĐỀ TÀI TRANG MỤC LỤC
A Đặt vấn đề
I.Cơ sở lý luận
II Cơ sở thực tiễn
B Giải quyết vấn đề
I.Tình hình thực tiễn
II Nguyên nhân
III.Giải pháp khắc phục
1- Dạng bài tập dựa vào thành phần định lượng để xác định các
chất trên chuỗi phản ánh chữ cái.
2- Dạng bài tập xác định công thức phân tử của một chất dựa vào
sự phân tích định lượng.
Dạng 1: Xác định công thức của 1 chất dựa vào kết quả phân tích
định lượng (Biết thành phần % của các nguyên tố).
Dạng 2: tìm công thức hoá học bột chất dựa vào phương trình
phản ứng hoá học:
Dạng 3: Lập Công thức phân tử của hợp chất hửu cơ gồm các
nguyên tố: C, H, O
IV.Kết quả
C Kết luận
D.Những kiến nghị đề xuất
2 3 3 3 3 3 3 4
7
11
12
14 16 16 17
Trang 2A- ĐẶT VẤN ĐỀ:
I- CƠ SỞ LÝ LUẬN
Trong công tác giảng dạy Hoá học, nhiệm vụ chính của giáo viên là truyền thụ kiến thức cơ bản cho học sinh, 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 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 Trong Hoá học cơ sở lượng kiến thức mang tính bao quát, tổng thể của chương trình Hoá học phổ thông nên 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 Huyện, Tỉnh là: “Xác định công thức hoá học của chất” Cụ thể trong các đề thi HSG những năm gần đây năm nào cũng có dạng bài tập này
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 chọn 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 hoá dạng bài tập xác định chất dựa vào sự phân tích định lượng
II-CƠ SỞ THỰC TIỀN
-Qua quá trình nghiên cứu đã giúp tôi hoàn thiện hơn về công tác bồi dưỡng học sinh giỏi
-Đối với học sinh: Giúp các em biết phân chia đề ra từng dạng nhỏ và định hướng được phương pháp giải loại bài tập này
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
Trang 3Để 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 từ cấp cơ sở trong hệ thống trường học phổ thông nên hình thành và đào tạo khối mũi nhọn bộ môn hoá học
B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I- TÌNH HÌNH THỰC TIỄN.
M c dù v y trong b môn Hoá h c nói riêng, khi gi i thi h c sinh gi i các ặ ậ ộ ọ ả đề ọ ỏ
em v n còn nhi u v ng m c c bi t l khi g p b i t p d ng xác nh ch t d a v o ẫ ề ướ ắ Đặ ệ à ặ à ậ ạ đị ấ ự à
s phân tích th nh ph n nh l ng C th kh o sát v ch t l ng l m b i d ng n y ự à ầ đị ượ ụ ể ả ề ấ ượ à à ạ à khi ch a áp d ng t i n y v o gi ng d y nh sau: ư ụ đề à à à ả ạ ư
Cách giải khoa học và đúng kết quả
giải không khoa học nhưng đúng kết quả
Không giải được
và giải sai
II NGUYÊN NHÂN : Nguyên nhân dẫn đến thực tiễn đó Một số nguyên nhân cơ bản là:
- Đây là dạng bài tập khó không có cách giải cụ thể nào
- Khả năng tư duy suy luận lô gíc của học sinh còn chưa cao, nhiều học sinh rất ỉ lại
- 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:
a) Dựa vào thành phần định lượng để xác định các chất trên chuỗi phản ứng chữ cái b) 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
* Yêu cầu:
+ Nắm vững tính chất lý hoá của các chất đã học
Trang 4+ Nắm chắc cách giải bài tập cơ bản
+ Chịu khó tư duy lô gíc - sáng tạo khi giải Vận dụng linh hoạt nhiều phương pháp
* Lưu ý: Các ví dụ đều lấy trong các đề luyện thi học sinh giỏi
1- Dạng bài tập dựa vào thành phần định lượng để xác định các chất trên chuỗi phản ánh chữ cái.
Một số ví dụ cụ thể.
Bài tập 1: Khi nung nóng một lượng cân của một 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 dư Sản phẩm khí C cho đi qua dung dịch chất Đ 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 Đ Hãy cho biết các chất A, B, C, Đ, G, E là những chất nào.Viết phương trình phản ứng tương ứng
Hướng dẫn: (ở đây tôi không giải cụ thể mà 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 là 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)
- Lập sơ đồ định lượng:
A t o 0,6 g oxit bazơ + oxit axit C
+H2O +d2 Đ (dư)
0,96g d2 chất G 2,76 g d2 chất E
A + Đ
- Vì B có 2 khả năng nên phân chia trường hợp
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 các chất.
Trang 5→ n M O
2 = n H O
2 = 0,02mol
18
6 , 0 96 , 0
=
−
O M
02 , 0
6 ,
0 = → M = 7 ⇒ Liti
* Trường hợp 1: B là oxit của kim loại kiềm
+ Ký hiệu B là: M2O
+ Viết phương trình: ( M2O + H2O = 2MOB ) (*)
+ Suy nghĩ gì về lượng của B và G? (tìm được lượng nước)
+ lập tỷ lệ số mol theo lượng nước ? (theo phản ứng (*))
1 mol M2O → 1 mol H2O
+ Từ số mol, khối lượng B, tìm ra M?
* Trường 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 Đ tác dụng được vơí
CO2 hoặc (SO2) thì Đ là những chất nào?
+ Xét các trường hợp của Đ và của C
Gồm các trường hợp sau:
Gọi M là nguyên tố kim loại trong dung dịch Đ, có hoá trị n)
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 Đ
Suy ra khối lượng mol của kim loại M
+ Ví dụ xét trường hợp 1
2 M(OH)n + nCO2 → M2(CO3)n + nH2O
Số mol CO2 là 0,02 mol
(B là Li2O có n = 0,02mol , C là CO2
hoặc SO2 có n = 0,02 mol
→ nA = 0,02 mol
Đ là kiềm hoặc muối ( = CO3; = SO3
tan)
Trang 6Suy ra n M (CO)n
3
2 = 0,02(mol)
n
Ta có: M = m : n → 2M + 60n = 138
02 , 0
76 ,
2 = ⇒ M = 69 - 30n
* n = 2,3 đều loại + Các trường hợp còn lại xét tương tự, kết quả đều không phù hợp suy ra Đ là
KOH , E là K2CO3
+ Các phản ứng xảy ra là:
Li2CO3 t o Li2O + CO2 (1)
CO2 + 2KOH → K2CO3 + H2O (3)
K2CO3 + 2 LiOH → Li2CO3 + 2KOH (4)
Vì Li2CO3 ít tan hơn K2CO3 nên phản ứng (4) xảy ra
Bài 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 hệ thống tuần hoàn
Hướng dẫn:
- Khi giải học sinh cần phải chú ý đến các đặc tính như: màu lửa, môi trường trung tính, tổng số thứ tự trong bảng hệ thống tuần hoàn
+ Muối ( - NO3) của A, B, X có môi trường trung tính thì
A,B,X phải thuộc loại nào?
- Số thứ tự (STT)
STT ( A) + STT(X) = 76
Suy ra điều gì?
+ Vì gốc - NO3 là gốc axit mạnh nên A, B,
X phải là những kim loại mạnh suy ra A,
B, X chỉ có thể là kim loại kiềm hoặc kim loại kiềm thổ - vì các nhóm còn lại không
có đủ 3 kim loại đều mạnh
n = 1
M = 39 → Kali
Trang 7- Màu ngọn lửa đỏ, đó là hợp chất của
nguyên tố nào?
- Từ đó sẽ xảy ra các cặp nào?
( Lưu ý: STT A + STT X = 76)
+ 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 STT ( Ca) + STT ( Ba) = 20 + 56 = 76
Vật A là Ca, B là Sr, X là Ba
2- Dạng bài tập xác định công thức phân tử của một chất dựa vào sự phân tích định lượng.
Bài toán1:
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 được 400 g dung dịch HCl 7,3% Khối lượng 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 lượng trong hợp chất đều là 42,6%, còn trong clorua của nguyên tố đó 39,3%
Giải:
- Khi xử lý hợp chất bằng Cl2 tạo ra HCl - hợp chất có nguyên tố H
- Giả sử hợp chất có dạng AxByHz
- Ta có mHCl = 400 x 7,3% = 29,2(g)
Cách giải:
- B1: Lập công thức tổng quát dạng AxByCz
- B2: 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.)
- B3: Dựa vào thành phần định lượng, biện luận, chia trường hợp để loại trừ các hợp chất có liên quan.
- B4: Dựa vào tỷ lệ về lượng để lập ra công thức cần tìm.
* Chú ý: Trên đây chỉ là 4 bước cơ bản được đúc rút từ kinh nghiệm thực tế khi giải đề thi , trong khi làm cần phải linh hoạt để khai thác các dữ kiện và kết hợp nhiều phương pháp mang tính sáng tạo để giải.
Trang 8⇒ nHCL = 3629,,52 = 0,8(mol)
⇒ nH = 0,8(mol) → mH = 0,8 (g)
Khối lượng 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
Mặt khác, gọi công thức muối clorua của A là ACln
n M
M
A A
100
3 , 39 5 ,
+
+ n = 1 → MA = 23 → A là Na
+ n = 2 → MA = 46 → (loại)
+ n = 3 → MA = 69 → (loại)
+
+ Các giá khác đều không thoã mãn
Vậy trong hợp chất đầu phải có Na
→ nA = nNa =
23
6 , 4
= 0,2 (mol)
→ mNaCl = 0,2 x 58,5 = 11,7 (g)
Suy ra mB = 10,8 - mNa - mH = 5,4 (g)
Giả sử muối clorua của B có dạng BClm ta có:
khối lượng là:38,4 - 11,7 = 26,7(g)
Trong đó 26,7 g muối có 5,4 g nguyên tố B
→
7 , 26
4 , 5
m M
M
B B
5 ,
+
+ m = 1 → MB = 9 → B là Beri ( Be) khi đó hợp chất có dạng:
NaxBeyHz → hợp chất này không tồn taị.
+ m = 2 → MB = 18 (loại)
+ m = 3 → MB = 27 → B là Al khi đó hợp chất có dạng: NaxAlyHz.
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
Trang 9Vậy Công thức hợp chất là: NaAlH4
Các giá trị khác của m không thoã mãn
Bài toán 2 : Dùng 1,568 l H2 phản ứng đủ với 4 g hỗn hợp hai oxit thu được m gam hai kim loại A và B Cho m gam A và B ở trên vào dung dịch HCl dư tạo ra 0,896l H2 và còn 0,64g kim loại A hoá trị II Cho A phản ứng hết với H2SO4 đặc nóng thu được 0,224l
SO2 Các thể tích khí đo ở đktc
a) Tìm m = ?
b) Tìm công thức của hai oxit trên
Giải:
a) + A có hoá trị II → oxit là AO
+ B có hoá trị n → oxit là B2On
+ n H2= 0,07( )
4 , 22
508 , 1
mol
=
Phản ứng:
nH2 + B2On → 2B + nH2O (2)
Theo (1) và (2) : n H2O = n H2
→ m H2O = 0,07 18 = 1,26 (g)
→ m(A, B) = 4 + 0,14 - 1,26 = 2,88 (g)
b) A phản ứng với H2SO4
A + 2H2SO4 → ASO4 + 2H2O + SO2 (3)
Theo (3) ta có: nA = n SO2 = 0,01 (mol)
Suy ra MA = 64
01 , 0
64 ,
→ A là Cu và oxit của A là CuO
Khối lượng B là: 2,28 - 0,64 = 2,24 (g)
2
H
n sinh ra là: 0,04( )
4 , 22
896 , 0
mol
=
- Phản ứng B với HCl là:
B + nHCl → BCln + 2
2H
n
(4)
Trang 10Theo (4) : nB = 0,08(mol)
n
Suy ra: MB = n 28n
08 , 0
4 ,
+ n = 1: → MB = 28 (loại)
+ n = 2: → MB = 56 ( vậy B là Fe)
+ n = 3: → MB = 84 ( loại)
Vậy B là Fe
Trong muối clorua Fe có hóa trị II, nhưng oxit có thể ở hoá trị khác.Do đó công thức oxit là : FexOy
Khối lượng FexOy là 4 (g) - mCuO = 4 - 0,01 80 = 3,2(g)
Phản ứng: FexOy + yH2 t o xFe + yH2O (5)
Số mol H2 ở phản ứng (5) là: 0,07 - 0,01 = 0,06 (mol)
Theo (5): n FexOy = mol
y
06 , 0
06 , 0
2 ,
3 y
⇒ x : y = 2 : 3
Công thức oxit sắt là: Fe2O3
Ngoài 2 dạng chính mà tôi đã trình bày ở trên, trong quá trình học các em còn làm quen với một số dạng khác về lập công tác hoá học của một chất dựa theo thành phần định lượng đó là
Dạng 1: Xác định công thức của 1 chất dựa vào kết quả phân tích định lượng
(Biết thành phần % của các nguyên tố).
Một hợp chất vô cơ AxByCz có chứa về khôí lượng A là a% ; % khôí lượng
B là b%; % khôí lượng là % khôí lượng là 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 là thành phần % khôí lượng các nguyên tố trong hợp chất
MA, MB, Mc là khôí lượng mol nguyên tử các nguyên tố.
- Với các hợp chất vô cơ tỷ lệ tối giản giữa x, y, z thường cũng là giá trị các chỉ số cần tìm
Số mol =
Khôí lượng mol
Số lít (đktc)
Số mol =
Trang 11Bài 1: 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%
Nếu 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
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
Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 13,6g hợp chất A, thì thu được 25,6 g S02 và 7,2g
H20 Xác định công thức A
Giải Hợp chất A có nguyên tố là S và H (vì khi đốt tạo ra S02 và H20 ) và có thể có oxy Theo đề ta có khôí lượng nguyên tố S và H là
s
64
6 , 25
2
0
ms = 0,4 32 = 12,8 (g)
Trang 12) ( 8 , 0
; 8 , 0 4
, 0 18
2 , 7
0
n
Tổng khôí lượng 2 nguyên tố S và H là : 12,8 + 0,8 = 13,6 (g) = mA
Vậy A không có ô xy Gọi công thức Sx Hy ta có x : y = 0,4 : 0,8 = 1: 2 Công thức đơn giản nhất của A là SH2 hay H2S
Bài 3: Xác định công thức của chất có thành phần theo khôí lượng sau:
a 2,04%H; 32,65% S và 65,31% 0
b Phân tích một muối vô cơ có chứa 17,1% Ca; 26,5 % P; 54,7%0 và a % H (Học sinh tự làm bài tập này )
Dạng 2: tìm công thức hoá học bột chất dựa vào phương trình phản ứng hoá
học:
Bài 1: Hoà tan hoàn toàn 7,2g một kim loại hoá trị II bằng dung dịch HCl, thu được
6.72 lít H2 ở điều kiện tiêu chuẩn Xác định tên kim loại đã dùng
Giải
Đặt A là kim loại đã dùng và số mol x để phản ứng Phương trình phản ứng:
A + 2HCl –> ACl2 + H2
Suy ra ta có hệ số : x A = 7,2 (1)
x = 6,72 : 22,4 = 0,3 (2) Thế (2) vào (1) ta có A = 7,2 : 0,3 = 24 ; Vậy A là kim loại Mg
Bài 2: Hoà tan một lượng ôxit kim loại hoá trị II bằng dung dịch H2S04 10% vừa đủ thu được một dung dịch muối có nồng độ 11,8% Tìm tên o xít đủ dùng
Giải
Đặt công thức ôxít đã dùng là M0
Gọi a là số mol M0 đã dùng , ta có phản ứng
- Đặt công thức chất đã cho
- Gọi a là số mol chất nói trên đã dùng Viết phương trình phản ứng, đặt số mol a vào phương trình và tính số mol các chất có liên quan
-Lập hệ hương trình, giải hệ