Để giúp các em có thể học môn Hóa một cách dễ dàng hơn, yêu thích hơn trước hết chúng ta phải biết vận dụng những kiến thức thực tế, những thí nghiệm chứng minh, minh họa trong quá trình
Trang 1XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ HALOGEN NHẰM RÈN LUYỆN KỸ
NĂNG VẬN DỤNG KIẾN THỨC LÝ THUYẾT
A - ĐẶT VẤN ĐỀ
I- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hóa học là môn khoa học thực nghiệm, hệ thống kiến thức lý thuyết đều được xây dựng trên hiện tượng thực nghiệm Để có thể ghi nhớ và vận dụng được những kiến thức thực nghiệm đó không phải là vấn đề đơn giản với học sinh phổ thông Đa số các
em đều cho rằng môn Hóa học là một môn học thuộc, hệ thống kiến thức quá khó Từ những suy nghĩ đó đa số học sinh đều rất sợ học môn Hóa Để giúp các em có thể học môn Hóa một cách dễ dàng hơn, yêu thích hơn trước hết chúng ta phải biết vận dụng những kiến thức thực tế, những thí nghiệm chứng minh, minh họa trong quá trình truyền tải kiến thức, bên cạnh đó chúng ta phải biết giúp các em dựa vào những kiến thức đã học để giải quyết các bài tập hóa, từ đó củng cố và ghi nhớ kiến thức một cách
tự nhiên
Trong chương trình hóa học lớp 10, tôi thiết nghĩ nếu học sinh hiểu bản chất phản ứng oxi hóa khử và biết vận dụng kiến thức về cấu tạo nguyên tử, liên kết hóa học để nắm bắt kiến thức về Halogen, Oxi, lưu huỳnh thì chắc chắn các em sẽ học tốt môn Hóa học hơn trong những năm học tới Một trong những phương pháp để học sinh nhớ kiến thức lý thuyết là giúp học sinh làm các bài tập đơn giản nhưng đa dạng
Trên cơ sở đó tôi chọn đề tài:
XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ HALOGEN NHẰM RÈN LUYỆN KỸ
NĂNG VẬN DỤNG KIẾN THỨC LÝ THUYẾT
Trên cơ sở kiến thức thực nghiệm đã có tôi muối xây dựng thêm một số bài tập nhằm củng cố kiến thức lý thuyết cho học sinh, đồng thời giúp học sinh ghi nhớ kiến thức lý thuyết và rèn luyện kỹ năng học môn Hóa để từ đó yêu thích môn Hóa Học hơn
II- ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU :
Trang 2Trong phạm vi đề tài này, tôi tập trung nghiên cứu về tích chất của đơn chất và hợp chất halogen để từ đó khai thác được nhiều dạng bài tập khác nhau giúp học sinh lớp
10 có khả năng học Hóa tốt hơn
III- MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU :
*Mục tiêu: Sau khi thực hiện đề tài này, áp dụng đề tài vào thực tế giảng dạy sẽ đạt kết quả cao hơn, cụ thể là :
- Giúp học sinh phần nào hiểu được phương pháp học môn Hóa học, từ đó tạo nên hứng thú học tập cho học sinh
- Đặt biệt, giúp học sinh làm quen với giải nhanh các bài tập Hóa học trong đề thi đại học hàng năm
- Vận dụng thành thạo kiến thức lý thuyết để giải các bài tập Hóa học
*Nhiệm vụ nghiên cứu : Với đề tài này tôi phải thực hiện được những nhiệm vụ sau :
- Hướng dẫn HS nắm chắc được kiến thức về hợp chất và đơn chất Halogen
- Trên cơ sở kiến thức lý thuyết đó xây dựng được các dạng bài tập phù hợp với các đối tượng học sinh
- Cung cấp được nhiều bài tập cho học sinh học tập và là nền tảng để phát triển trong những chương sau
IV- GIẢ THIẾT KHOA HỌC :
Nếu biết cách vận dụng kiến thức về cấu tạo, bản chất liên kết có thể dự đoán được tính chất hóa học của một chất Từ đó rèn luyện kỹ năng tư duy logic trong học tập
V- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU :
-Nghiên cứu các tài liệu tham khảo môn Hóa học, Hóa học vô cơ tập hai Hoàng Nhâm
- Dựa vào thực tế dạy bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi tỉnh của trường, thực tế dạy
ôn thi đại học trong những năm gần đây
VI - DỰ BÁO ĐƯỢC NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI
Khi thực hiện đề tài này trong thực tế giảng dạy chúng tôi tin chắc học sinh sẽ học hóa tốt hơn, không học thuộc lòng mà vẫn nắm được kiến thức cơ bản
Và có thể dùng sáng kiến kinh nghiệm này như là một tài liệu tham khảo dành cho giáo viên dạy học môn Hóa học lớp 10
Từ kinh nghiệm này có thể mở rộng ra ở chương Oxi- lưu huỳnh hoặc các phần kiến thức khác
Trang 3B- GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
I CƠ SỞ LÝ THUYẾT
I.1 CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN TỬ HALOGEN VÀ ĐƠN CHẤT HALOGEN
I.1.1 Cấu tạo nguyên tử Halogen
- Cấu hình electron lớp ngoài cùng: ns2np7 thuộc nhóm VIIA trong bảng tuần hoàn Bao gồm các nguyên tố: Flo, Clo, Brom, Iot, Atatin
- Đặc điểm cấu tạo nguyên tử:
Nguyên tử Flo cấu hình: 2s22p7 không có phân lớp d, Flo có độ âm điện lớn nhất Trong nguyên tử chỉ có 1electron độc thân Số oxi hóa duy nhất trong các hợp chất -1 Nguyên tử Clo, Brom, Iot có cấu hình: ns2np5nd0 , ở trạng thái kích thích có thể có 3,5,7 electron độc thân Vì vậy Clo, Brom, Iot có thể có nhiều trạng thái hóa trị, trong hợp chất có thể có các trạng thái số oxi hóa -1, +1, +3, + 5, +7
Atatin là nguyên tố không có trong tự nhiên vì vậy chưa được nghiên cứu nhiều Ở chương trình này ta chỉ tập trung nghiên cứu cấu tạo tính chất của các nguyên tố Flo, Clo, Brom, Iot, đặc biệt là nguyên tố Clo
I.1.2 Cấu tạo đơn chất halogen
- Công thức phân tử: X2
- Năng lượng liên kết: Cl2 > F2 , Cl2 > Br2> I2 Sở dĩ có sự bất thường đó là do trong phân tử Cl2, Br2, I2 ngoài liên kết xích ma ()còn có một phần liên kết do dự xen phủ bên giữa các AO d
I.1.3 Tính chất của đơn chất halogen
* Tính chất vật lý:
- Trạng thái tồn tại của các halogen ở đk thường: Flo, Clo là chất khíBrom là chất
lỏng, Iot là chất rắn ở điều kiên thường
- Màu sắc: Đậm dần lên ( Flo có màu lục nhạt, Clo có màu vàng, Brom có màu nâu
đỏ, iot có màu đen tím)
- Tính tan : ít tan trong nước (do halogen có cấu tạo không phân cực) dễ tan trong các
dung môi hữu cơ
- Nhiệt độ nóng chảy(t0 nc), nhiệt độ sôi (t0 s) tăng theo chiều tăng phân tử khối
I.1.4 Tính chất hóa học của Halogen
Trang 4* Tính oxi hóa mạnh, giảm dần từ Flo đến Iot, được minh họa qua các phản ứng -Phản ứng với kim loại: Flo phản ứng được với tất cả các kim loại, Cl2, Br2 phản ứng với hầu hết kim loại trừ Au, Pt I2 phản ứng được với một số kim loại
- Phản ứng với phi kim: Halogen không phản ứng trực tiếp với O2, N2
- Phản ứng với hợp chất có tính khử: Oxit, axit, muối
Ví dụ: Br2 + SO2 + H2O → H2SO4 + 2HBr
I2 + 2S2O32- → S4O62- + 2I-
3Cl2 + 6FeSO4 → 2Fe2(SO4)3 + 2FeCl3
Cl2 + 2HI → 2HCl + I2
* Cl2, Br2, I2 tự oxi hóa khử khi phản ứng với dung dịch kiềm
Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O
3Cl2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
Vd: Cl2 + Na2CO3 → NaCl + NaClO + CO2
* Tính khử của Brom, Iot khi gặp các chất oxi hóa mạnh hơn
Ví dụ: 5Cl2 + Br2 + 6H2O → 2HBrO3 + 10HCl
I2 + 8NaClO → 2NaIO4 + 8NaCl
I.1.5 Phương pháp điều chế các Halogen:
- Điều chế Cl2:
Trong công nghiệp: Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn
Trong phòng thí nghiệm: Cl- + Chất oxi hóa mạnh trong môi trường axit
Ví dụ: 16HCl + 2KMnO4 → 5Cl2 + 2MnCl2 + 2KCl + 8H2O
- Điều chế Br2, I2: X- + chất oxi hóa mạnh hơn: ví dụ Cl2, H2SO4 đặc
Ví dụ: Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2
8NaI + 5H2SO4 đặc → 4Na2SO4 + H2S + 4I2 + 4H2O
I.2 TÍNH CHẤT CỦA HỢP CHẤT HALOGEN
I.2.1 Tính chất, phương pháp điều chế HX
* Tính chất của hidrohalogenua:
Chất khí, tan nhiều trong nước tạo ra dung dịch có môi trường axit
Nhiệt độ sôi: HF > HI> HBr> HCl Sự bất thường về nhiệt độ sôi do HF có liên kết Hidro, có sự polime hóa dạng (HF)n
Trang 5Tính khử HCl < HBr < HI
Ví dụ: HCl + H2SO4 đặc nóng phản ứng không xảy ra
2HBr +H2SO4 đặc nóng → Br2 + 2H2O + SO2
8HI + H2SO4 đặc nóng → 4I2 + H2S + 4H2O
* Tính chất của dung dịch axit halogenhidiric:
Trong dung dịch tính axit tăng theo chiều: HF< HCl< HBr< HI Nguyên nhân gây nên
sự thay đổi về tính axit là do từ Flo đến Iot bán kính nguyên tử tăng dần, năng lượng liên kết của HX giảm dần
HF là axit yếu và có khả năng ăn mòn thủy tinh
* Phương pháp điều chế HX
HF, HCl: Điều chế bằng phương pháp sunfat
HBr, HI: Không điều chế bằng phương pháp sunfat, thủy phân halogenua của photpho hoặc lưu huỳnh
Ví dụ: PBr5 + 4H2O → 5HBr + H3PO4
PI3 + 3H2O → 3HI + H3PO3
I.2.2.Tính chất của muối halogenua
- Tính tan: Hầu hết tan nhiều trong nước trừ AgCl, AgBr, AgI, PbI2
- Muối I- có đặc điểm: I- + I2 → I3-
- Tính khử: Muối Halogenua có tính khử trừ F
I.2.3 Tính chất của hợp chất có oxi của Halogen
Oxit: X2On ( n = 1, 3, 5, 7) X khác Flo đều là những oxit axit Oxit ClO2 là oxit trung tính, nhưng phản ứng được với nước, dung dịch kiềm
ClO2 + NaOH → NaClO3 + NaClO2 + H2O
Hidroxit: HXOn ( n = 1, 2, 3, 4) X khác Flo
Tính axit, độ bền tăng khi n tăng, tính oxi hóa giảm khi n tăng
Muối: Nước giaven, clorua vôi, Kaliclorat: Kém bề nhiệt có tính oxi hóa mạnh, tính
tẩy màu
II- NỘI DUNG ĐỀ TÀI :
II 1 DỰA TRÊN KIẾN THỨC LÝ THUYẾT CƠ BẢN XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI TẬP VỀ TÍNH CHẤT CỦA ĐƠN CHẤT VÀ HỢP CHẤT HALOZEN II.1.1 Bài tập về tính chất và điều chế đơn chất halogen
Trang 6Bài tập 1 Cho m gam hỗn hợp gồm Al và Fe tác dụng với khí Clo dư thu được 32,85
gam hỗn hợp muối Nếu cho m gam hỗn hợp trên phản ứng với dung dịch HCl dư thấy thoát ra 6,048 lít H2 (đktc) Tính giá trị của m
Sử dụng đúng giả thiết của bài ra
Nhận xét: Đây là một bài tập dễ điều cần lưu ý với học sinh là sự khác nhau khi cho
Bài tập 2 Cho m gam hỗn hợp Fe và Mg phản ứng với dung dịch HCl dư thu được
dung dịch A có khối lượng tăng thêm 9,78 gam Dung dịch A tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 4,26 gam Clo Tính giá trị của m giả sử bỏ qua phản ứng Clo với nước
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Dung dịch A chứa: FeCl2, MgCl2, HCl
Khi cho dung dịch A phản ứng với khí Clo:
2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3
Số mol Fe = 2 số mol Cl2 = 0,06.2 = 0,12 mol Khối lượng dung dịch A tăng lên = mFe + mMg – mH2 Từ đó tính được nMg = 0,15 mol Giá trị của m = 10,32 gam
Nhận xét: Đây cũng là một bài tập dễ, song học sinh sẽ lúng túng khí viết phương
Qua đây sẽ rèn luyện cho học sinh cách viết đúng phương trình phản ứng
loãng dư thu được dung dịch A Chia dung dịch A thành hai phần bằng nhau Phần I phản ứng với dung dịch NaOH dư lấy kết tủa thu được nung trong không khí đến phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 25,6 gam chất rắn Phần II phản ứng vừa đủ với 2,24 lít khí Cl2 Tính giá trị của m
Hướng dẫn: Tương tự bài tập 2
Bài tập 4 Cho m gam hỗn hợp Fe và Mg phản ứng với lượng dư khí Clo thu được
hỗn hợp muối X Hòa tan X vào nước được dung dịch A Dung dịch A làm mất màu vừa đủ 200 ml dung dịch KMnO4 0,2M Tính thể tích khí Cl2 đã phản ứng (đktc)
Trang 7Hướng dẫn:
Viết phương trình phản ứng
2Fe + 3Cl2 2FeCl3
2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
Hỗn hợp muối gồm: AlCl3, FeCl3
Cho dung dịch X phản ứng với KMnO4/H+
10Cl- + 2MnO4- + 8H+ → 5Cl2 + 2Mn2+ + 4H2O
Sử dụng giả thiết:
Số mol Cl2 ban đầu = 5/2 số mol KMnO4 Vậy V = 2,24 lít
Nhận xét: Điều cần lưu ý với học sinh ở bài tập này: có thể điều chế Cl 2 từ muối
phân tử hoặc ion để làm bài tập này.Nếu đọc không kỹ các em sẽ dễ nhầm bài tập này thiếu giả thiết, phải tìm được V nằm trong một khoảng nhất định nào đó
Bài tập 5: Cho 9,42 gam hỗn hợp Fe và Al vào 118,26 gam dung dịch HCl 20% lấy
dư 20% so với lượng cần phản ứng thu được dung dịch X Dung dịch X phản ứng vừa
đủ với V ml dung dịch KMnO4 1M trong môi trường H2SO4
a) Tính % theo khối lượng mỗi kim loại
b) Tinh giá trị của V
Trang 810Cl- + 2MnO4- + 16H+ → 5Cl2 + 2Mn2+ 8H2O
0,648 mol 0,1296 mol
Vậy thể tích dung dịch KMnO4 cần dùng là: 149,6 ml
Ban đầu nCl-: nH+ = 1:3,4 vậy sau phản ứng này H+ hết, Cl- dư
Dễ có số mol H+ = 8/5 số mol Cl2 = 0,096 mol -> a = 0,096/0,68 = 0,14 M
20% thu được dung dịch A và hỗn hợp khí có tỷ khối so với H2 bằng 26 Cho toàn bộ hỗn hợp khí này vào bình chứa dung dịch brom dư sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn cho tiếp vào bình một lượng dư AgNO3 thu được 11,28 gam chất kết tủa Tính nồng độ
% chất tan có trong dung dịch A
Số mol SO2 =1/2HBr = 0,03 mol, số mol CO2 = 0,045 mol
Dung dịch A chứa NaCl: 0,15 mol
Khối lượng dụng dịch A: 32,025 gam
Vậy C% NaCl= 27,4%
Nhận xét: Tình huống làm nhiều học sinh không làm được bài tập này là không viết
Trang 9Bài tập 8: Cho 13,05 gam MnO2 phản ứng với dung dịch HCl đặc dư đun nóng thu được khí A Hấp thụ hoàn toàn khí A vào 400 ml dung dịch KOH 1M đun nóng đến
700 C thu được dung dịch X Tính khối lượng chất tan trong dung dịch X
Nhận xét: Đây là một bài tập dễ hầu hết học sinh có thể tự làm được, điều cần lưu ý
kiềm đun nóng
dịch X Cho lượng Brom dư vào dung dịch X rồi đun nóng sau khi các phản ứng xảy
ra hoàn toàn thu được dung dịch Y và 1,344 lít một chất khí thoát ra ( đktc) Cho BaCl2 dư vào dung dịch Y thu được 13,98 gam chất kết tủa không tan trong axit Tính giá trị của m
Hướng dẫn:
Phương trình phản ứng:
Br2 + NaHSO3 + H2O → NaHSO4 + 2HBr
3Br2 + 3Na2CO3 → 5NaBr + NaBrO3 + 3CO2
Khí thoát ra là CO2, dung dịch Y chứa NaHSO4, NaBr, NaBrO3
NaHSO4 + BaCl2 → BaSO4 + NaCl + HCl
Theo bài ra ta có: số mol Na2CO3 = số mol CO2 = 0,06 mol Số mol NaHSO3 = số mol BaSO4 = 0,06 mol => m = 12,6 gam
Nhận xét: Ở bài tập này học sinh lưu ý phản ứng của Cl 2 , Br 2 , I 2 với dung dịch có môi
ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch chứa 6,74 gam muối Tính giá trị của V
Hướng dẫn:
Viết phương trình phản ứng:
Trang 10Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2
Khối lượng muối tăng lên = 6,74 - 0,1.103= 3,54 gam, số mol NaBr phản ứng bằng = 3,54/(80-35,5) = 0,08 mol Vậy thể tích khí Cl2 = 22,4 0,04 = 0,896 ml
Nhận xét: Điều cần lưu ý cho học sinh ở bài tập này là: khi phản ứng xảy ra hoàn
toàn có ít nhất một trong các chất tham gia phản ứng phải ùng hết Biết so sánh được
sự chênh lệch khối lượng giữu khối lượng muối trước phản ứng và sau phản ứng là do nguyên nhân nào Từ những bài tập như thế này sẽ rèn luyện cho học sinh khả năng phân tích đề
sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch A Cho dung dịch A phản ứng với dung dịch AgNO3 dư thu được m gam chất kết tủa Tính giá trị của V trong hai trường hợp sau:
Sử dụng giả thiết bài ra:
Nếu cả NaI và NaBr đều phản ứng hết thì khối lượng chất kết tủa sẽ là: 28,7 gam Nếu chỉ NaI phản ứng thì khối lượng chất kết tủa sẽ là: 32,26 gam
Nếu NaI chưa phản ứng thì khối lượng chất kết tủa sẽ là: 43,32 gam
a) Với m = 34,09 gam thì NaI chưa phản ứng hết, ta dễ có chất kết tủa gồm AgCl x mol, AgBr 0,08 mol, AgI ( 0,12 -x) mol Theo bài ra ta có x = 0,1 Thể tích khí Clo thu được là: 0,05.22,4 = 1,12 lít
b)Với m = 30,925 gam thì NaI đã phản ứng hết NaBr chỉ phản ứng một phần Lúc đó chất kết tủa bao gồm: AgCl (0,12 +x) mol, AgBr ( 0,08 -x ) mol Theo bài ra ta có x = 0,03 mol Thể tích khí Cl2 = 0,075 22,4 = 1,68 lít
Nhận xét: Điều cần lưu ý cho học sinh khi làm bài tập này là:
- Thứ tự xảy ra phản ứng oxi hóa khử trong bài
Trang 11- Phân tích được những tính huống có thể xẩy ra bài dựa vào phản ứng giữu Clo và dung dịch hỗn hợp NaBr và NaI
Bài tập 12 Hỗn hợp X gồm 3 muối NaCl, NaBr, NaI Cho 24,26 gam hỗn hợp X vào
nước được dung dịch A Cho Br2 dư vào dung dịch A sau đó cho dung dịch AgNO3 dư vào thu được 43,54 gam chất kết tủa trắng Nếu cho một lượng khí Cl2 dung dịch A thu được dung dịch B chứa 18,325 gam muối Biết rằng trong dung dịch B số mol ion Cl-
là 0,19 mol Tính % theo khối lượng các muối trong hỗn hợp ban đầu
Hướng dẫn:
- Khi cho Brom dư vào dung dịch A thì NaI phản ứng hoàn toàn:
Br2 + 2NaI → 2NaBr + I2
AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3
AgNO3 + NaBr → AgBr + NaNO3
Khi cho Cl2 vào dung dịch A, Cl2 phản ứng với NaI trước
Cl2 + 2NaI → 2NaCl + I2
Chỉ NaI phản ứng: số mol NaI phản ứng = (24,26-18,325)/91,5 = 0,065 mol
Gọi x là số mol NaBr, y là số mol NaI dư lại sau khi phản ứng với Cl2 ( nếu có) ta có
% theo khối lượng các chất trong hỗn hợp lần lượt là:
% NaCl = 28,94%, % NaBr = 33,97%, % NaI = 37,098%
Nhận xét: Bài tập này về hướng làm giống bài số 7, nhưng điều học sinh cần chú ý là
ở giả thiết nào của đề bài gây ra những tình huống khác nhau
X vào nước thu được dung dịch Y Cho dung dịch Y phản ứng với 320 ml dung dịch