SKKN Phát triển kĩ năng giải bài tập hóa học cho học sinh THPT bằng phương pháp tự chọn lượng chất thích hợp

SKKN: PHÁT TRIỂN KĨ NĂNG GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC CHO HỌC SINH THPT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỰ CHỌN LƯỢNG CHẤT THÍCH HỢP PHẦN 1 – ĐẶT VẤN ĐỀ Từ năm học 2006-2007, Bộ giáo dục và đào tạo đưa ra hì

SKKN: PHÁT TRIỂN KĨ NĂNG GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC CHO HỌC SINH THPT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỰ CHỌN LƯỢNG CHẤT THÍCH HỢP

PHẦN 1 – ĐẶT VẤN ĐỀ

Từ năm học 2006-2007, Bộ giáo dục và đào tạo đưa ra hình thức thi trắc nghiệm khách quan đối với bộ môn hóa học trong kì thi tốt nghiệp trung học phổ thông , thi tuyển sinh vào đại học và cao đẳng Để làm tốt các bài thi trắc nghiệm khách quan đòi hỏi học sinh phải nắm vững các kiến thức cơ bản bộ môn, các kĩ năng cần thiết để giải nhanh các bài tập hóa học đặc biệt các em cần biết áp dụng

các phương pháp giải nhanh các bài tập hóa học Phát triển kĩ năng giải bài tập hóa học cho học sinh THPT bằng phương pháp tự chọn lượng chất thích hợp

là một trong các phương pháp chọn lọc để giải nhanh các bài tập Học sinh áp dụng phương pháp này có thể giải nhanh nhiều loại bài tập khác nhau, nhiều bài toán

phức tạp Chuyên đề “Phát triển kĩ năng giải bài tập hóa học cho học sinh THPT bằng phương pháp tự chọn lượng chất thích hợp” với mong muốn giúp

cho học sinh vận dụng tốt các kiến thức cơ bản và đồng thời rèn các thao tác tư duy nhanh trong giải bài tập hóa học

PHẦN 2 - NỘI DUNG

PHƯƠNG PHÁP TỰ CHỌN LƯỢNG CHẤT THÍCH HỢP

A/ Phương pháp chung Một số bài toán, các dữ kiện của bài tóan cho dưới dạng

tổng quát như V(lít), a(gam) nhưng kết quả tính toán không phụ thuộc vào lượng V; a ban đầu Đối với dạng toán này ta nên tự chọn một đại lượng thích hợp để giúp việc tính toán trở lên đơn giản hơn

B/ Áp dụng

Bài 1: Một loại đá vôi chứa 80% CaCO3; 10,2% Al2O3 và9,8 % Fe2O3 nung đá ở nhiệt độ cao ta thu được chất rắn có khối lượng bằng 78% khối lượng đá trước khi nung

a) Tính H phản ứng phân hủy CaCO3 và % khối lượng CaO trong đá sau khi nung b) Tính Vdung dịch HCl 0,5M vừa đủ để hòa tan 10(g) hỗn hợp các chất sau khi nung

Bài giải:

CaCO3

0

t

  CaO + CO2

Tự chọn khối lượng CaCO 3 ban đầu là 100 gam khối lượng đá sau khi nung là

78 (gam)

Khối lượng chất rắn giảm bằng khối lượng CO2( ) = 100 – 78 = 22(g)



2

CO

n = 0,5mol

n CaCO3= n CaO= n CO2= 0,5 ( mol)  H = 0,5.100

80 = 62,5%

% mCaO = 0,5.56

78  35,9(%) Trong 78 g đá sau khi nung có 10,2 g Al2O3; 9,8 g Fe2O3; 28 g CaO; 30 g CaCO3

Al2O3 + 6HCl  2AlCl3 + 3H2O

Fe2O3 + 6HCl  2FeCl3 + H2O

CaO + 2HCl  CaCl2 + H2O

CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2  + H2O

nHCl = 6nAl2O3 + 6n Fe2O3 + 2nCaO + 2nCaCO3 = 2,5675 (mol)

Vdung dịch HCl hòa tan 10g đá sau khi nung là: 10 2,5675.

78 0,5 = 0,6583 (l)

Bài 2: Hòa tan một muối cacbonnat kim loại M, hóa trị n bằng một lượng vừa đủ

dung dịch H2SO4 9,8 % thu được dung dịch A chỉ chứa muối sunphat có nồng độ 14,18 % Xác định kim loại M

Bài giải :

M2(CO3)n + n H2SO4  M2(SO4)n + nCO2  + nH2O

1mol n mol 1 mol n mol

Tự chọn số mol của M 2 (CO 3 ) n là 1mol

2 4

dd H SO

m = 98.n : 9,8% =1000.n (gam)

Khối lượng dung dịch A : 2M + 60n + 1000n – 44n = (2M + 1016n) gam

Ta có: 2 96 14,18%

2 1016





  M= 28n Vậy n=2 và M= 56 là phù hợp Kim loại M là Fe

Bài 3: Hỗn hợp khí A gồm Cl2 và H2 có tỉ khối so H2 là 9,625 Cho A vào bình thủy tinh kín rồi chiếu sáng, sau phản ứng thu được hỗn hợp khí B có % khối lượng HCl = 36,5% Tính H phản ứng và % về V của hỗn hợp khí B

Bài giải:

Chọn n A = 1mol  số mol Cl2 = x mol; số mol H2 = (1-x) mol

 M = 71 x + 2(1-x) = 9,625 2

 x = 0,25 mol

 nCl2 = 0,25 mol; nH2 = 0,75 mol

Phương trình phản ứng: H2 + Cl2  2HCl

mA = mB = 9,625.2 = 19,25 gam

 mHCl =36,5% 19,25 = 7,02625 gam

 nHCl = 0,1925 mol

Theo phản ứng:

Số mol Cl2 phản ứng = số mol H2 phản ứng = 1

2 số mol HCl = 0,09625 mol

Vì số mol Cl2 ban đầu < số mol H2 ban đầu  H tính theo Cl2

H = 0, 096250, 25mol = 38,5%

% V hỗn hợp khí B:

Theo phản ứng: nB = nA = 1mol

% VHCl = 19,25%; % VCl2 = 15,375 %; % VH2 = 65,375%

Bài 4: Cho a gam dung dịch Na2CO3 10,6% tác dụng vừa đủ với b gam dung dịch HCl c% Sau phản ứng thu được dung dịch X chỉ chứa NaCl có nồng độ 5,982% Tính C

Bài giải:

Phương trình phản ứng: Na2CO3 + 2HCl  2NaCl + CO2 + H2O

1mol 2mol 2mol 1mol

Chọn số mol của Na 2 CO 3 = 1 mol  khối lượng Na2CO3 = 106 g 

khối lượng dung dịch Na2CO3 = 1000g

mHCl = 2 36,5 = 73g  khối lượng dung dịch HCl = 7300

C (g) Khối lượng dung dịch X = 1000 + 7300

C - 44 = ( 956 + 7300

C ) gam C% =

2.58,5 7300 958

C

 = 5,982 %  C = 7,3

Bài 5: Hòa tan hoàn toàn một khối lượng M hóa trị n bằng dung dịch H2SO4

(loãng) rồi cô cạn dung dịch Sau phản ứng thu được một lượng muối khan có khối lượng gấp 5 lần khối lượng ban đầu Xác định M

Bài giải:

2M + nH2SO4  M2(SO4)n + nH2

2mol 1mol

Ta có: 10M = 2M + 96n  8M = 96n  M = 12n

 n = 2 và M = 24  Mg

Vậy M là Mg

Bài 6: Hỗn hợp X gồm Nitơ và hiđro có tỷ khối so với H2 = 3,6 Cho X qua chất xúc tác thích hợp đun nóng thu được hỗn hợp Y có tỷ khối so với H2 = 4 Tính hiệu suất phản ứng

Bài giải:

N2 + 3H2  t o 2NH3

Ta có: M X = 7,2; M Y = 8

Tự chọn số mol hỗn hợp X là 1 mol  m hỗn hợp X = 7,2 (g)

Số mol N2 = x (mol)  số mol H2 = (1 – x) (mol)

Ta có: 28x + 2(1-x) = 7,2

 26x =5,2  x = 0,2 (mol)

 Số mol N2 = 0,2 mol

Số mol H2 = 0,8 mol

N2 + 3H2  2NH3

Số mol ban đầu: 0,2mol 0,8mol

Số mol phản ứng: xmol 3xmol 2xmol

Số mol sau phản ứng: 0,2 –x 0,8- 3x 2x

 nY = 0,2 –x + 0,8 – 3x + 2x = (1- 2x) mol

Vì: mY = mX = 7,2 (g)

 nY = Y

Y

m

M =7, 2

8 = 0,9  1 – 2x = 0,9  x = 0,05 (mol)

Ta có: 0, 2

1 < 0,8

3  hiệu suất phản ứng tính theo N2

H = 0,050, 2 = 25 %

Bài 7: Hỗn hợp A gồm SO2 và O2 có tỷ khối so với H2 = 24 Cho A qua chất xúc tác thích hợp nung nóng thu được khí B có tỷ khối so với H2 là 30 Tính H phản ứng

Bài giải: M A= 24.2=48

Tự chọn số mol hỗn hợp A là 1 (mol) mA= 48 gam

n SO2 = x (mol)  n O2 = (1-x) (mol)

Ta có: 64x + 32( 1 – x) = 48

 64x + 32 – 32x =48

 32x = 16  x = 0,5 (mol)

 n SO2 = 0,5 (mol)  n O2 = 0,5 (mol)

2SO2 + O2 t xt o,

   2SO3

Số mol ban đầu: 0,5mol 0,5mol

Số mol phản ứng: ymol 1

2ymol ymol

Số mol sau phản ứng: ( 0,5-y)mol ( 0,5-0,5y)mol ymol

B

n

 = 0,5 – y + 0,5 -0,5y + y = (1 – 0,5y) mol

Vì: mB = mA = 48 (g)  nB= 48

60 = 0,8

Ta có: 1 – 0,5y = 0,8  y = 0,4 (mol)

Vì số mol SO2 và số mol O2 ban đầu bằng nhau nên hiệu suất phản ứng tính theo

SO2:

H = 0, 4 80%

0,5

Bài 8: Hỗn hợp khí A thu được trong bình tổng hợp NH3 chứa N2, H2, NH3 Lấy V lít khí A rồi dùng tia lửa điện phân hủy hết NH3 Sau thí nghiệm thu được hỗn hợp khí B có thể tích bằng 1,5.V lít Cho B lần lượt đi qua ống chứa bột CuO dư nung nóng và ống đựng P2O5 để hút H2O thì thể tích khí còn lại là 0,25VB lit

a/ Tính % thể tích mỗi khí trong hỗn hợp A

b/ Tính hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3 tạo ra hỗn hợp A

Bài giải:

a/ Tự chọn số mol hỗn hợp A là 100 mol  Số mol hỗn hợp B là 125 mol

Số mol khí tăng là: 125-100= 25 mol

Phản ứng phân hủy NH3:

2NH3  N2 + 3H2

Theo phản ứng thì số mol khí tăng bằng số mol NH3 phản ứng

Số mol NH3 trong A là: 25 mol

Khi cho B qua CuO dư nung nóng có phản ứng:

CuO + H2  Cu + H2O

Sau khi hút H2O thì khí còn lại là N2 có số mol là: 0,25.125 = 31,25 mol

Số mol N2 tạo ra khi phân hủy NH3 là: 25 : 2 = 12,5 mol

Số mol N2 trong A là: 31,25 – 12,5 = 18,75 mol

Thành phần % các khí trong A là: NH3: 25%; H2 : 56,25%; N2: 18,75%

b/ Phản ứng tổng hợp NH3 là:

N2 + 3H2  2 NH3

Số mol phản ứng 12,5mol 37,5mol 25mol

Số mol sau phản ứng 18,75mol 56,25mol 25 mol

Số mol ban đầu 31,25mol 93,75mol 0mol

Vì tỉ lệ mol N2 và H2 ban đầu là 1: 3 nên hiệu suất tính theo N2 hoặc H2

12,5 40%

31, 25

Bài 9: Cho một thể tích không khí chứa 80% thể tích N2 và 20% thể tích O2 cần thiết đi qua bột than đốt nóng thu được hỗn hợp khí A chỉ chứa CO và N2 Trộn A với lượng không khí gấp đôi lượng cần thiết để đốt cháy hết CO thu hỗn hợp khí B Đốt khí B thu được hỗn hợp khí D trong đó % VN2 = 79,47%

Tính H phản ứng đốt cháy CO

Bài Giải:

C + O2 t o

  CO2

CO2 + C t o

  2CO

Chọn số mol không khí ban đầu = 100 (mol)

 Số mol O2 = 20 (mol)

Số mol N2 = 80 (mol)

Vì hỗn hợp sau phản ứng chỉ có CO và N2  số mol CO = 20.2 = 40 mol Giả sử khí CO bị đốt cháy hết theo phản ứng:

2CO + O2 t o

  2CO2

40mol 20 mol

Số mol O2 phản ứng là 20 mol số mol O2 cần dùng là 40 (mol)

 Tổng số mol N2 trong B là: 80+40.4 = 240 mol

Vì sau phản ứng số mol N2 không đổi nên số mol N2 trong D là 240 mol

Tổng số mol khí D là: 240.100: 79,47 = 302 mol

Gọi số mol CO phản ứng là x mol  số mol O2 phản ứng là x/2 mol và số mol CO2

tạo ra là x mol

Tổng số mol khí D là: 240 + 40 – x + 40 – x/2 + x = 302  x = 36 mol

Vậy hiệu suất phản ứng đốt cháy CO là: 36 : 40 = 90%

Bài 10: Cho dung dịch H2SO4 có nồng độ x% trung hòa vừa đủ với dung dịch KOH 10% thu được dung dịch muối có nồng độ 11,154% Tính x

Bài giải:

Phương trình phản ứng: H2SO4 + 2KOH  K2SO4 + 2H2O

Chọn số mol H 2 SO 4 phản ứng là 1 mol

2 4 9800( ); dd KOH 112.100 1120

10

ddH SO

x

mdd muối = 9800 1120 g

x



C% =

174

11,154%

9800

1120

x





 x = 22,27

Bài 11: Hòa tan a gam một kim loại M bằng lượng vừa đủ dung dịch HCl 7,3%.

Sau phản ứng thu được dung dịch X có nồng độ phần trăm muối là 12,794% Xác định kim loại M

Bài giải:

Chọn số mol M phản ứng là 1 mol

2M + 2nHCl  2MCln + nH2

1mol nmol 1mol

2

n mol

ddHCl 36,5

7,3%

n

m   n gam

mddX = 500.n + M – 2 n/2 = ( 499.n + M) gam

C% = 35,5

12,794%

499

n M







 M 32, 5n  n 2 và M = 65

M là kim loại Zn

Bài 12: Cho a gam kim loại M tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư, đun nóng đến phản ứng hoàn toàn thu được b gam muối và có V1 lít H2 thoát ra ở (đktc) Mặt khác cho a gam kim loại M tác dụng vừa đủ với V2 lít Cl2 (đktc) thu được b2 gam muối Biết V2 = 1,5 V1 và b1 = 93,3754% b2 Xác định kim loại M

Bài giải:

2M + nH2SO4  M2(SO4)n + nH2

1mol 0,5.n mol 0,5 mol 0,5.n mol

Chọn nM = 1 mol  a g

2M + mCl2  2MClm

1 mol 0,5m mol 1mol

Ta có

2

1

V

V =

Với b1 = 93,3754 %.b2  0,5( 2M + 96n) = 93,3754% (M + 35,5m)

với m = 1,5n  M = 26n  M = 52  Cr

Bài 13: Cho Na dư vào a gam dung dịch HCOOH nồng độ C% đến phản ứng hoàn

toàn thu được 0,04.a gam H2 Tính C

Bài giải: Ta có phương trình phản ứng

Na + HCOOH  HCOONa + 1

2H2

Na + H2O  NaOH +1

2H2

Chọn khối lượng dung dịch HCOOH là 100g 

HCOOH



2

H O

m = (100-C) gam ;

2

H

m = 4 gam

Ta có:

2

H

n = 1

2(

2

 4 =

46

C

+ 100

18

C



 C = 46

Bài 14: Cho dung dịch CH3COOH có nồng độ x% tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH 10% thì thu được dung dịch muối 10,25% Tính x

Bài giải: Tự chon số mol CH 3 COOH tham gia phản ứng là 1 mol

CH3COOH + NaOH  CH3COONa + H2O

60 g 40 g 82 g

Khối lượng dung dịch axit = 6000

x (g) Khối lượng dung dịch NaOH = 40 : 10% = 400 (g)

Ta có:

82 6000

400

x 

= 10, 25

100  8200x = 61500 + 4100x

 4100x = 61500

 x = 15 (%)

Bài 15: Oxi hóa ancol etylic bằng CuO nung nóng thu được hỗn hợp chất lỏng có

khối lượng phân tử trung bình là 40 Tính hiệu suất phản ứng oxi hóa ancol etylic

Bài giải:

CH3-CH2OH + CuO  CH3CHO + Cu + H2O

Chọn số mol CH 3 CH 2 OH ban đầu là 1 mol

Đặt số mol CH3CH2OH phản ứng là x mol

Hỗn hợp sau phản ứng có:- số mol CH3CH2OH là (1-x) mol

- số mol CH3CH=O là x mol

- số mol H2O là x mol

M = 46(1 ) 44 18

1

x

  

Suy ra x = 0,375  H = 37,5%

Bài 16: Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp X gồm 2 (CH) A và B thu được 132

41

a

g

CO2 và 45

41

a

g H2O Thêm vào hỗn hợp X một nửa lượng A có trong X rồi đốt cháy

hoàn toàn thì thu được 165

41

a

g CO2 và 60, 75

41

a

g H2O Biết A, B không làm mất màu Br2

a) Xác định công thức phân tử của A

b) Tìm công thức phân tử của B

Bài giải:

a/ Chọn a = 41

Số mol CO2 và H2O thu được khi đốt a gam hỗn hợp X

Số mol CO2 = 3mol; số mol H2O = 2,5 mol

Số mol CO2 và H2O thu được khi đốt a gam hỗn hợp X và một nửa A trong X

Số mol CO2 = 3,75 mol; số mol H2O = 3,375 mol

Số mol CO2 và H2O thu được khi đốt một nửa A trong X

Số mol CO2 = 3,75 -3 = 0,75 mol

Số mol H2O = 3,375 – 2.5 = 0,875 mol

Đốt A cho nH2O > nCO2  A là ankan: CnH2n+2

nA = nH2O – nCO2 = 0,125 mol

n =0,1250, 75 = 6  công thức A: C6H14

b/ Đốt B cho:

nCO2 = 3 – 0,75 2 = 1,5 mol

nH2O = 2,5 – 0,875 2 = 0,75 mol

Vì nH2O < nCO2 và B không làm mất màu dung dịch Br2

 B là đồng đẳng của benzen: CmH2m-6



m

m  = 0, 75.21,5  m = 6  C6H6

Bài 17: Cho hỗn hợp A gồm 3 (CH) khí X, Y, Z thuộc 3 dãy đồng đẳng và hỗn hợp

B gồm O2 và O3 Trộn A,B theo tỷ lệ thể tích VA : VB = 1,5 : 3,2 rồi đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp sau phản ứng chỉ có CO2, H2O có tỉ lệ thể tích CO2 và hơi H2O= 1,3 : 1,2

Tính tỉ khối của A so với H2 biết tỉ khối của B so với H2 là 19

Bài giải:

Chọn số mol CO 2 = 1,3 mol  số mol H2O = 1,2 mol Theo bảo toàn khối lượng:

mA = mC + mH = 1,3 12 + 1,2 2= 18,0 g

mB =mO = 1,3 32 + 1,2 16 = 60,8 g

M B = 19 2 =38  nB = 60,8

38 = 1,6 mol  nA = 1,53, 2 1,6 = 0,75 mol

 M A= 18,00, 75 = 24

dA H/ 2 = 24

2 = 12

Bài 18: Crackinh C4H10 thu được hỗn hợp khí B gồm 5 hiđrocacbon có tỷ khối so với H2 = 18,125 Tính hiệu suất phản ứng crackinh

Bài giải:

Phản ứng crackinh butan: C4H10  CH4 + C3H6

C4H10  C2H6 + C2H4

M B = 18,125 2 = 36,25

Chọn số mol C 4 H 10 ban đầu là 1mol  khối lượng C4H10 = 58gam Theo bảo toàn khối lượng thì khối lượng hỗn hợp B bằng khối lượng C4H10 ban đầu = 58 g

 nB = 36, 2558 = 1,6 mol

Theo phản ứng: Số mol khí tăng bằng số mol C4H10 phản ứng= 1,6 - 1 = 0,6 mol

H = 0, 6

1 = 60%

Bài 19 Cho từ từ Na tới dư vào a gam dung dịch HCl nồng độ C% Sau phản ứng

lượng khí H2thu được bằng 35% khối lượng dung dịch axit ban đầu Tính C

Bài giải:

Na + HCl  NaCl + 1

2H2

Na + H2O  NaOH + 1

2H2

Chọn khối lượng dung d ịch HCl ban đầu = 100 (g)

 mH2 = 5,35 (g)  nH2 = 2,675 (mol)

mHCl = C (g)

m H2O = 100 – C (g)

Ta có:

100

73 36

C  C



 14600 – 74C = 14059,8  540,2 = 74C  C = 7,3

Bài 20: Một hỗn hợp X gồm một hiđro cacbon A mạch hở ( có 2 liên kết đôi trong

phân tử) và H2 có tỷ khối so với H2 = 4,8 Nung nóng X với Ni xúc tác để phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp Y có tỷ khối so với H2 là 8 Xác định công thức phân tử và tính % thể tích hỗn hợp X

Bài giải:

Chọn số mol X là 1 mol  mX  4,8.2 9,6  g

Đặt công thức phân tử X là: CnH2n-2

CnH2n-2 + 2H2  CnH2n+2

Vì MY = 8 2 =16  trong Y có H2 dư và CnH2n+ 2

9,6

16

m  m  g  n   mol

n ymol n xmol n



2 2

n n

C H

n

 = x mol

2

H

n

 dư = ( y – 2x) mol

Ta có : x + y = 1( 1) và x + y -2x = 0,6(2)

Giải hệ (1); (2) ta có : x = 0,2; y = 0,8

Trong hỗn hợp Y: số mol của CnH2n+2 = 0,2 mol và số mol của H2 = 0,4 mol

Ta có: 0,2(14n +2) + 0,4.2 = 9,6  n = 3 công thức phân tử của A là C3H4

Phần trăm về thể tích của hỗn hợp X là:

% V của H2 là: 0,4 : 0,6 = 66,67% và % V của C3H8 là: 33,33%

Bài 21: Cho dung dịch C2H5COOH có nồng độ a% tác dụng vừa đủ với dung dịch KOH 11,2% Sau phản ứng thu được dung dịch muối có nồng độ 11,2 % Tính a

Bài giải:

Phương trình phản ứng: C2H5COOH + KOH  C2H5COOK + H2O