Sáng kiến kinh nghiệm - Một số kinh nghiệm về phương pháp giảng dạy bài tập phần kim loại, kiểm thổ, nhôm

Trong những năm gần đây nhằm thực hiện mục tiêu “Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài” vấn đề đổi mới phương pháp dạy học được trao đổi, thảo luân, vận dụng sôi nổi, đó

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

MỘT SỐ KINH NGHIỆM VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY BÀI TẬP PHẦN KIM LOẠI

KIỀM, KIỀM THỔ, NHÔM

MỘT SỐ KINH NGHIỆM VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY BÀI TẬP

PHẦN KIM LOẠI KIỀM, KIỀM THỔ, NHÔM

I ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Lý do chọn đề tài

Cùng với sự phát triển của đất nước, nền giáo dục Việt Nam đang từng bước đổi mới, chất lương đào tạo được nâng lên Có được thành tựu đó là do ngành giáo dục có sự đổi mới về công tác quản lí, nội dung chương trình, đặc biệt là sự không ngừng đổi mới về phương pháp dạy học, phương pháp kiểm tra đánh giá Trong những năm gần đây nhằm thực hiện mục tiêu “Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài” vấn đề đổi mới phương pháp dạy học được trao đổi, thảo luân, vận dụng sôi nổi, đó cũng là một trong các tiêu chí để đánh giá xếp loại giáo viên

Học đi đôi với hành là phương châm tối ưu để học sinh nắm vững nội dung kiến thức, rèn luyện kĩ năng Một trong các hành động học đi đôi với hành là giải bài tập, đó cũng là mức độ cao của hoạt đông nhận thức Qua giải bài tập ngoài việc rèn luyện kĩ năng vận dụng, đào sâu và mở rộng kiến thức tạo hứng thú học tập cho học sinh, giáo viên còn phát hiện để bồi dưỡng học sinh giỏi, đồng thời giúp đỡ học sinh yếu kém Để học sinh biết, có kĩ năng giải bài tập giáo viên cần giúp các em nhận dạng và nắm được phương pháp giải

Bài tập chượng VI: kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm ( kim loại nhóm A) có nhiều dạng trong đó bài tập liên quan thuật ngữ hóa học là bài tập khó Vậy cần hướng dẫn phương pháp để học sinh biết giải, giải nhanh dạng bài tập này

2 Mục đích của sáng kiến kinh ngiệm

- Rút kinh nghiệm cho bản thân, trao đổi với đồng nghiệp về phương pháp giải bài tập

- Học sinh có kĩ năng vận dụng kiến thức lí thuyết áp dụng vào giải các bài tập cụ thể, thông qua bài tập củng cố khắc sâu hiện tượng, bản chất của phản ứng hóa học

- Rèn kĩ năng tư duy logic, tính toán, giúp học sinh tự tin khi làm bài kiểm

tra, tham dự các kì thi

- Giáo dục tính cần cù, chăm chỉ, năng động sáng tạo cho học sinh

3 Đối tượng nghiên cứu

Phân dạng bài tập, nhận dạng, nắm chắc phương pháp giải một số dạng bài tập phần kim loại kiệm, kiềm thổ, nhôm( kim loại nhóm A), thấy được tầm quan trọng của việc hiểu thuật ngữ hóa học, hiện tượng thí nghiệm trong việc giải bài tập

4 Đối tượng khảo sát, thực nghiệm

Học sinh lớp 12A1 trường THPT số 1 Bắc Hà (năm học 2010 - 2011)

Học sinh lớp 12A1 trường THPT số 1 Bắc Hà (năm học 2011 - 2012)

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp phân tích, tổng hợp

Phương pháp so sánh

Phương pháp kiểm tra, đánh giá

6 Phạm vi và kế hoạch nghiên cứu

- Phạm vi: Sử dụng dạy phần kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm (chương trình hóa học lớp 12) thực hiện trong giờ ôn phụ đạo, chuyên đề ôn đại học cao đẳng

- Kế hoạch nghiên cứu:

+ Thời gian nghiên cứu từ tháng 10 năm 2011 đến hết tháng 3 năm 2012 + Thời gian bắt đầu: Tháng 10 năm 2011

+ Thời gian kết thúc: Hết tháng 3 năm 2012

II NỘI DUNG

1 Cơ sở lí luận:

Học sinh rất lúng túng trong việc giải các bài tập ở chương VI, đặc biệt khi

ôn thi đại học cao đẳng ở phần này học sinh giải chậm, giải sai vì mắc các thuật ngữ hóa học Vì vậy việc phân dạng và hướng dẫn phương pháp giải là rất cần thiết

2 Thực trạng:

Bài tập ở chương VI lớp 12 là bài tập liên quan nhiều đến thuật ngữ hóa học, hiện tương phản ứng Các bài tập này rất hay gặp trong các đề thi đại học cao

đẳng Học sinh không hiếu, hiểu không đúng bản chất hóa học vì vậy việc giải các bài tập này sẽ mất nhiều thời gian, kết quả tính toán không đúng

3 Mô tả, phân tích giải pháp:

Để trang bị cho học sinh có kiến thức kĩ năng làm bài trong các kì thi đặc biệt

là kì thi đại học cao đẳng Tôi đã nghiên cứu chương trình sách giáo khoa, tài liệu tham khảo, phân thành các dạng bài tập hướng dẫn phương pháp giải cho từng dạng

Bài tập phần kim loại nhóm A có nhiều dạng, trong đó có 3 dạng học sinh rất mắc:

(1) Cho dung dịch kiềm phản ứng với oxit axit (CO2 hoặc SO2)

(2 ).Cho dung dịch muối cac bonat của kim loại kiềm phản ứng với axit ( HCl)

(3) Cho dung dịch muối nhôm phản ứng với dung dịch kiềm (NaOH) Điểm chung nhất của cả 3 loại bài tập trên là phải xác định được lượng chất

dư, chất hết khi thực hiện phản ứng để xác định đúng sản phẩm

1 Điểm cần nhớ khi giải bài tập này:

2 2 3 2

CO  OH  CO H O

Để xác định sản phẩn cần dựa vào vào tỉ lệ sau:

2

OH CO

n a n





+ Nếu a = 1 sẩn phẩm chỉ cóHCO3

3

CO 

+ Nếu a < 1 sẩn phẩm cóHCO3 và CO2 dư

+ Nếu a > 2 sẩn phẩm có 2

3

CO  và OH dư + Nếu 1 <a < 2 sẩn phẩm có 2

3

CO  và HCO3

- Biết lương kết tủa CaCO3 , lượng Ca2+ tính thể tích CO2

+ Nếu cho CO2 phản ứng với lượng Ca( OH)2 dư thì chỉ tạo muối CO2 

khi

đó

n n

+ Nếu n CaCO3n Ca OH( )2 thì có 2 trường hợp

(1) Ca(OH)2dư nên

Cần xác định được số mol Ca2+, số mol CO32-

+ Nếu số mol Ca2+ < số mol CO32- thì

2

( )

Ca OH

nn

+ Nếu số mol Ca2+ > số mol CO32- thì 2

CO

n n 

2 Phương pháp giải:

để xác định đúng trường hợp phản ứng

3 Một số bài tập ví dụ:

Bài 1( Bài 637 trong SBT lớp 12 ban cơ bản )

Sục V lit khí CO2 (đktc) vào bình đựng 2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,01 M thu được 1 gam kết tủa Xác định giá trị của V

Phân tích đề

Khi CO2 phản ứng với dung dịch kiềm có thể tạo thành muối HCO3 hoặc

2

3

CO 

hoặc hỗn hợp HCO3

3

CO 

Vì

3 ( ) 2

CaCO Ca OH

(1) lượng CO2 không đủ để phản ứng với lượng Ca(OH)2 vậy muối tạo

kết tủa CaCO3 bị tan ra do phản ứng với CO2 dư, vậy sản phẩm có cả muối

Dạng bài tập biết lượng Ca(OH)2 và lượng kết tủa CaCO3 mà n CaCO3n Ca OH( )2

có 2 kết quả

Giải

nCa OH( )2 0, 02 (mol)

nCaCO 3 0, 01( mol)

Trường hợp 1: lượng CO2 không đủ để phản ứng với lượng Ca(OH)2 thì

Ca (OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O

Theo phương trình 1   1 ( mol )

Theo đề bài 0,01   0,01 ( mol)

Thể tích CO2 cần dùng là 0,01 22,4 = 0,224 (l)

Ca (OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O (1) Theo phương trình 1   1   1 ( mol ) Theo đề bài 0,02   0,02   0,02 ( mol )

Vì sau phản ứng nCaCO 3 0, 01( mol) nên số mol CaCO3 bị tan đi ở phản ứng (2) là 0,01 (mol)

CaCO3 + H2O + CO2  Ca (HCO3)2 (2)

Theo phương trình 1   1 ( mol )

Theo đề bài 0,01   0,01 ( mol )

Tổng số mol CO2 = 0,02 + 0,01 = 0,03 ( mol)

Thể tích CO2 cần dụng là 0,03 22,4 = 0,672 (l)

Trường hợp sản phẩm tạo thành có 2 loại muối còn được giải bắng cách lập

hệ phương trình như sau:

Đặt số mol CaCO3, Ca (HCO3)2 lần lượt là x, y

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O

x x x (mol )

2 CO2 + Ca(OH)2  Ca(HCO3)2

2y y y (mol )













02 , 0

01 , 0

y x

x

01 , 0



 y

nCO2 = x + 2y

2

n CO   CO 

Bài 2 : (Đề thi đại học khối A năm 2008)

Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 8 gam kết tủa Giá trị lớn nhất của V là:

A 1,792 B 2,240 C 3,360 D 2,688

Phân tích đề

Vì

3 ( ) 2

CaCO Ca OH

Đề bài yêu cầu tính thể tích CO2 lớn nhất để thu được lượng kết tủa trên nên

Giải

nCa OH( )2  0,1 (mol)

n

3 0, 08

CaCO

Ca (OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O (1) Theo phương trình 1   1   1 ( mol ) Theo đề bài 0,1   0,1  0,1 ( mol )

Vì sau phản ứng n

3 0, 08

CaCO

(2) là 0,02 (mol)

CaCO3 + H2O + CO2  Ca (HCO3)2 (2)

Theo phương trình 1   1 ( mol )

Theo đề bài 0,02   0,02 ( mol )

Tổng số mol CO2 = 0,02 + 0,1 = 0,12 ( mol)

Thể tích CO2 cần dùng là 2,688 (l)

Bài 3: Cho V lít khí CO2 (ở đktc) phản ứng hết với 250ml dung dịch Ba(OH)2 0,2M Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 7,88 gam kết tủa Tính giá trị

nhỏ nhất của V

Phân tích đề :

Theo dữ kiện của đề bài tình được

2

( ) 0, 05

Ba OH

n BaCO3  0, 04 ( mol)

Giải

Ba (OH)2 + CO2   BaCO3 + H2O Theo phương trình 1 1 ( mol ) Theo đề bài 0,04 0,04 ( mol )

nCO2 n = 0,04

Thể tích CO2 cần dùng là : 0,04 22,4 = 0,896 (l)

Bài 4 Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lít CO2 (đktc) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2

nồng độ a mol/l thu đươc 15,76 gam kết tủa Xác định giá trị của a

Phân tích đề

Bài tập này dữ kiện cho chưa tính được a nên phải dựa vào bản chất của phản ứng (1) và (2), số mol các chất đề bài cho để xác định trường hợp xảy ra phản ứng

n CO 0 , 12mol

3 

BaCO

Ba(OH)2 tạo kết tủa sau đó kết tủa tan chỉ còn lại 15,76 gam

Vậy chỉ xảy ra trường hợp 1< a < 2

Ba(OH)2 + CO2  BaCO3 + H2O

x x x (mol)

Ba(OH)2 +2 CO2  Ba(HCO3 )2 + H2O

y 2y y (mol)

Suy ra x =0,08 y = 0,02 [Ba(OH)2]  0 , 04M

Bài 5 (đề thi đại học khối A năm 2008)

Hấp thụ hoàn toàn 4,48 lít khí CO2 (ở đktc) vào 500ml dung dịch hỗn hợp

A 17,73 B 11,82 C 19,70 D 9,87

Phân tích đề

3



với số mol

Ba2+ , Số mol BaCO3 = số mol ion nào ít hơn

Bài giải

nCO2 = 0,2 n Ba(OH)2 = 0,1 n NaOH = 0,05

25

,

0



OH

n

2

,

0

25

,

0

1,25 ( 1< a < 2 ) nên tạo ra 2 muối

CO2 + OH- HCO3

-x -x -x ( mol )

CO2 + 2OH-  CO32- + H2O

y 2y y ( mol )

x = 0,15 y = 0.05

3

CO  = 0,05

nBa2 = 0,1

3

Chọn đáp án D

Bài 6 ( Đề thi đại học khối A năm 2008)

độ a mol/lít Sau phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch X và 15 gam kết tủa trắng Đun kỹ dung dịch X thu được 10 gam kết tủa nữa Giá trị của V và a là

A 5,6 và 0,5 B.7,84 và 0,7 C 5,6 và 0,7 D 7,84 và 0,5 Phân tích đề

Số mol CO2 = tổng số mol CO2 tạo CaCO3 và tạo Ca(HCO3)2

Số mol Ca(OH)2 = tổng số mol Ca2+ tạo CaCO3 và tạo Ca(HCO3)2

Bài giải

Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O (1)

nCO ở (1) = 0,15 ( mol)

nCa( OH)2 = 0,15 ( mol)

Ca( HCO3)2

0

t

  CaCO3 + CO2 + H2O(2)

Áp dụng bảo toàn nguyên tố ta có

nCO2 ở (2) = 2 0,1( mol)

nCa(OH)2 = 0,1 ( mol)

Tổng số mol CO2 là 0,35 (mol)

Tổng số mol CaCO3 là 0,25 (mol)

Vậy thể tích CO2 = 0,35 22,4 = 7,84 (l)

Nồng độ Ca(OH)2 = 0,25 : 0,5 = 0,5 (M)

Dạng II Cho dung dịch muối cac bonat của kim loại kiềm phản ứng với axit (HCl)

1 Điểm cần lưu ý khi giải bài tập dạng này:

Thuật ngữ cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch muối cacbonat hoặc hỗn hợp muối cacbonat và hi đrocacbonat dạng toán này bắt buộc phải viết 2 phương trình ion rút gọn, thứ tự phản ứng

3

CO  + H+  HCO3

(2) HCO3

+ H+  CO2 + H2O

Hiện tượng phản ứng: lúc đầu không có khí, sau đó có khí không màu thoát

ra

2 Phương pháp giải:

Bài toán thuộc dạng lượng dư lượng hết

Viết phương trình dạng ion rút gọn, xác định chính xác chất phản ứng hết , chất còn dư, tính theo lượng chất phản ứng hết

3 Một số ví dụ:

Bài 1: Nhỏ từ từ dung dịch chứa 0,4 mol HCl vào dung dịch X gồm 0,2 mol

Na2CO3 và 0,1 mol KHCO3 Tính thể tích CO2 sinh ra khi phản ứng kết thúc Phương pháp giải:

3

CO 

, số mol HCO3

nH+ = 0,4 ( mol)

nCO3 = 0,2 (mol)

nHCO3 = 0,1(mol)

Viết 2 phương trình ion rút gọn và tính theo từng phương trình

(1) 2

3

CO  + H+  HCO3

0,2  0,2  0,2 ( mol)

Sau phản ứng (1) số mol HCO3tạo thành là 0,2 mol , số mol H+ còn dư là 0,2 mol

(2) HCO3

+ H+  CO2  + H2O 0,2  0,2  0,2 ( mol)

Thể tích CO2 là 0,2 22, 4 = 4,48 (l)

Bài 2: Nhỏ từ từ từng giọt dung dịch chứa 0,05 mol HCl vào dung dịch X

chứa 0,06 mol Na2CO3 Tính thể tích CO2 sinh ra khi phản ứng kết thúc

Phương pháp giải :

3

CO 

nH+ = 0,05 ( mol)

3

Viết phương trình ion rút gọn và tính theo phương trình

2

3

CO  + H+  HCO3

0,05   0,05  0,05 ( mol)

3

không có khí

Vậy VCO2 = 0 (l)

Bài 3: Trộn 150 ml dung dịch hỗn hợp Na2CO3 1 M và và K2CO3 0,5M với

A 2,52 lít B 5,04 lít C 3,36 lít D 5,6 lít

Phương pháp giải

3

CO 

nH+ = 0,5 (mol)

nCO3 = 0,15.1 + 0,5 0,15 =0,225 (mol)

Viết phương trình ion rút gọn và tính theo phương trình

(1) H+ + 2

3

CO   HCO3

0,225   0,225  0,225 (mol)

Phải xác định sản phẩn chỉ có muối HCO3

hoặc có hỗn hợp HCO3

3

CO 

dựa vào tỉ lệ :

2

OH CO

n a n





Giải

OH

nCO 2 0.15 (mol)

2

OH

CO

n

a

n



3

CO 

(1) H+ + 2

3

CO   

HCO3

0,225   0,225  0,225 (mol)

(2) HCO3

+ H+  CO2 + H2O

0,025 0,025 (mol)

V= 0,025 22,4 = 5,04 (l)

Dạng III Dung dịch muối nhôm phản ứng với dung dịch kiềm:

1 Những điểm cần nhớ:

- Nếu cho từ từ dung dịch kiềm mạnh vào dung dịch muối nhôm nhận thấy lúc đầu có kết tủa keo trắng, sau đó kết tủa tan dần dung dịch trở nên trong suốt

do có phản ứng sau:

(1) Al3+ + 3 OH

  Al(OH)3  (2) Al(OH)3 + OH

  AlO2

+ 2H2O

- Nếu cho từ từ đến dư dung dịch muối nhôm vào dung dịch kiềm hoặc đổ dung dịch kiềm dư vào dung dịch muối nhôm thì không thấy có hiện tượng gì

- Dạng bài cho lượng muối nhôm, lượng kết tủa Tính lượng kiềm

Nếu nAl3+ > n Al(OH)3 thì phải xét 2 trường hợp:

Trường hợp 1: Lượng OH

không đủ để làm kết tủa hết lượng ion Al3+

phản

- Chú ý các thuật ngữ : nhỏ từ từ, tính lượng kiềm lớn nhất, nhỏ nhất, lượng kết tủa lớn nhất, nhỏ nhất để xác định đúng trường hợp phản ứng

2 Phương pháp giải:

- Nếu bài toán thuộc trường hợp 1 chỉ xảy ra phản ứng

Al3+ + 3 OH

  Al(OH)3  Vậy nOH

= 3n

- Nếu bài toán thuộc trường hợp 2 xảy ra 2 phản ứng

( 1) Al3+ + 3 OH   Al(OH)3

(2) Al(OH)3 + OH   AlO2 + 2H2O

Từ (1) và (2)  nOH

= 4 nAl3+ - n

3 Một số ví dụ:

Bài 1: (đề thi ĐH khối A năm 2009)

A 0,45M hoặc 0,5M B 0,65M hoặc 0,4M

C 0,45M hoặc 0,65M D 0,3M hoặc 0,6M

Phân tích đề

Nhìn vào đáp án nhận thấy bài toán thuộc cả 2 trường hợp 2, bài toán tính theo phương trình (1), thuộc dạng lượng dư lượng hết

Giải

nAl3+ = 0.04 ( mol)

n = 0,03 ( mol)

Cách 1 :Viết phương trình và tính

- Trường hợp (1) lượng kiềm nhỏ nhất cần dùng

Al3+ + 3 OH   Al(OH)3

0,09 0,03 (mol)