SKKN giải bài tập hóa học bằng phương pháp tính khối lượng mol trung bình

Để giúp học viên BTTHPT có thể tiếp cận nhanh chóng với kiến thức hóa học, nhất là có thể giải bài tập theo đặc trưng bộ môn một cách nhanh gọn và đơn giản có rất nhiều phương pháp.. “Gi

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LÀO CAI TRUNG TÂM GIÁO DỤC THƯỜNG XUYÊN SỐ 1 LÀO CAI

************

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Giải bài tập hóa học bằng phương pháp tính khối lượng mol trung bình.

Họ và tên tác giả: Nguyễn Thị Luyến

Tổ chuyên môn: Văn hóa Đơn vị công tác: TTGDTX số 1 Lào Cai

N¨m häc : 2013 – 2014

MỤC LỤC

1 Đạt vấn đề……… 1

2 Giải quyết vấn đề………1

2.1 Cơ sở lí luận của vấn đề……… 2

2.2 Thực trạng của vấn đề……….3

2.3 Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề………3

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm……….12

3 Kết luận ……….………13

1 Đặt vấn đề.

Trong tình hình thực tế giảng dạy hiện nay tại bậc BTTHPT đối với

bộ môn hóa học Làm thế nào để giúp học viên yêu thích, say sưa với môn học? Làm thế nào để học viên giải một bài tập hóa học nhanh gọn và đơn

giản, phù hợp với thời gian thi trắc nghiệm? Đây là một vấn đề mà nhiều cuộc hội thảo của sở giáo dục đã tổ chức, nhiều giáo viên bộ môn hóa phải trăn trở, day dứt Một phần hóa học là bộ môn đòi hỏi phải có kĩ năng tính toán theo những đặc trưng riêng của bộ môn, mặt khác hóa học là môn học

có nhiều vấn đề trìu tượng và tương đối phức tạp với cả giáo viên và học sinh Đối với học viên bổ túc trung học, họ là những người vì điều kiện riêng nên không học đúng độ tuổi, hoặc vì những điều kiện nào đó mà không vào được trường THPT, do vậy việc tiếp thu kiến thức , nhất là đối với môn hóa học khá khó khăn vất vả

Để giúp học viên BTTHPT có thể tiếp cận nhanh chóng với kiến thức hóa học, nhất là có thể giải bài tập theo đặc trưng bộ môn một cách nhanh gọn và đơn giản có rất nhiều phương pháp Với kinh nghiệm của bản thân,

tôi nhận thấy việc sử dụng phương pháp: “Giải bài tập hóa học bằng phương pháp tính khối lượng mol trung bình”rất có hiệu quả Đây là một

phương pháp có nhiều tính thực tế, giúp học viên dễ nhớ, dễ làm và có thể đơn giản hóa phần nào những vấn đề phức tạp rắc rối của những bài tập hóa học mà học viên gặp phải

2 Giải quyết vấn đề.

2.1 Cơ sở lý luận của vấn đề.

“Giải bài tập hoá học bằng phương pháp tính khối lượng mol trung bình ” là một trong số phương pháp hiện đại nhất cho phép giải

nhanh chóng và đơn giải nhiều bài toán hóa học hỗn hợp các chất rắn, lỏng, cũng như khí Đối với những bài toán hoá học mà ẩn số nhiều hơn số phương trình lập được Đối với nhiều bài tập hữu cơ tìm các chất đồng đẳng

kế tiếp nhau, dựa vào các dữ kiện đầu bài, học viên cũng có thể giải theo phương pháp tính khối lượng mol trung bình, cách giải theo phương pháp này sẽ đơn giản hơn, nhanh gọn hơn khi tiến hành từng bước theo cách giải thông thường Khi giải thông thường kết quả vẫn đúng nhưng sẽ tốn thời gian hơn mà không rèn được khả năng lập luận và tính tư duy lô gíc cả về mặt khoa học lí thuyết lẫn tư duy thực tế Mặt khác giải bài tập bằng phương

pháp tính khối lượng mol trung bình sẽ rèn luyện được khả năng lập luận lô gíc cả về mặt khoa học lí thuyết lẫn tư duy thực tế của học viên

Việc sử dụng phương pháp giải bài tập này là một thao tác quan trọng trong vấn đề rèn luyện các kĩ năng trong quá trình giải bài tập hoá học của học viên Từ kĩ năng nhận dạng các bài tập đến các kĩ năng quy bài tập về dạng cơ bản, từ kĩ năng vận dụng kiến thức lí thuyết vào những bài tập cụ thể đến kĩ năng tính toán…

2.2 Thực trạng của vấn đề.

Khi đưa ra phương pháp tính khối lượng mol trung bình học viên BTTH chưa áp dụng ngay được, đặc biệt là với đối tượng cán bộ đi học Do yêu cầu thực tế đối với môn thi trắc nghiệm học viên cần phải có cách giải nhanh để tìm ra đáp án đúng nên không vì khả năng tư duy của học viên còn yếu còn chậm mà giáo viên phải kiên trì tìm tòi đưa phương pháp giải các bài tập nhanh để học viên theo kịp yêu cầu thực tế cụ thể: Sau khi học viên giải theo cách thông thường để học viên thấy rõ cách làm và hiệu quả của phương pháp tính khối lượng mol trung bình, khi đó học viên dễ tiếp thu và muốn biết cách sử dụng phương pháp có hiệu quả này để giải bài tập Chỉ sau một đến hai lần học viên áp dụng sẽ nhận thấy tính ưu việt của phương pháp này, khi đã quen thì gặp dạng bài tập là học viên chọn cách giải nhanh nhất, bài làm hiệu quả cao nhất

2.3 Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề.

Nguyên tắc của phương pháp Tính khối lượng mol trung bình là: Khối lượng mol trung bình chính là khối lượng của một mol, gọi là khối lượng phân tử, nên được tính theo công thức:

M =

3 2 1

3 3 2 2 1 1













n n n

n M n M n M

M =

n

n n M n

M1 1 2(  1)

* NHẬN DẠNG BÀI TOÁN HÓA HỌC.

Việc “giải bài tập hóa học bằng phương pháp tính khối lượng mol trung bình” được áp dụng khá tiện ích trong các dạng bài tập khác nhau

Trong nhiều năm giảng dạy ở bậc BTTHPT tôi thường giúp học viên đưa về các dạng tập cơ bản để nhận dạng và có những cách giải thích hợp Ở đây tôi chỉ trình bày một số cách nhận dạng bài toán cơ bản thường gặp

Đối với những bài toán hóa học mà ẩn số nhiều hơn số phương trình lập được, tôi hướng dẫn học viên sử dụng phương pháp tính khối lượng mol trung bình

Đối với nhiều bài tập hữu cơ tìm các chất đồng đẳng kế tiếp nhau, dựa vào các dữ kiện đầu bài, học viên cũng có thể giải theo phương pháp tính khối lượng mol trung bình, cách giải eheo phương pháp này đơn giải hơn, nhanh gọn hơn khi tiến hành theo cách giait thông thường kết quả vẫn đúng nhưng

sẽ tốn tốn thời gian hơn và không rèn được khả năng lập luận lô gich cả về mặt khoa học lí thuyết lẫn tư duy thực tế của học viên

Việc sử dụng phương pháp giải bài tập bằng phương pháp tính khối lượng mol trung bình là một thao tác quan trọng trong vấn đề rèn luyện các

kĩ năng trong quá trình giải bài tập hóa học của học viên Từ kĩ năng nhận dạng bài tập đến các kĩ năng quy bài tập về dạng cơ bản, từ kĩ năng vận dụng kiến thức lí thuyết vào những bài tập cụ thể đến kĩ năng tính toán…

* HƯỚNG DẪN CỤ THỂ VỚI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP.

Dạng bài tập hóa hữu cơ.

Bài 1.

Cho 11 gam hỗn hợp 2 ancol no đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng tác dụng hết với natri thu được 3,36 lít khí hiđro ở đktc

Công thức phân tử của 2 ancol là

A CH3OH và C3H7OH B C2H5OH và C3H7OH

C CH3OH và C2H5OH D C3H7OH và C4H9OH

Hướng dẫn giải:

Vì đầu bài cho 2 ancol kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng nên chọn phương pháp tính khối lượng mol trung bình sẽ dễ dàng hơn lập hệ phương trình, Đặt M là khối lượng mol trung bình ta có: M1 < M < M2 (1)

PTHH:

ROH + Na  RONa + 1

2H2 

1 mol 1

0,3 mol 3,36 0,15( )

M = 11 36,666

0,3 (2)

Mà ancol có khối lượng mol thấp nhất là CH3OH có M = 30

Từ (1) và (2) => ancol thứ nhất là CH3OH và an col thứ 2 phải là C2H5OH

= > Đáp án đúng là C

Bài 2.

Một hỗn hợp x gồm 1 hiđrocacbon A ( CnH2n) và hiđro, dx/O2 = 1/3 a).Biết tỉ lệ mol của A và H2 là 1: 2 Công thức phân tử của là

A C2H4 B C3H6 C C4H8 D C5H10

b) Cho hỗn hợp x vào bình có chứa một ít bột Ni xúc tác và nung bình đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp khí y có tỉ khối dy/

O2 là

A 1

3 B 1

2 C 2

3 D 3

4

Hướng dẫn giải:

a) Vì đầu bài không cho lượng khí cụ thể, chỉ cho tỉ lệ số mol nên có thể chọn nA = 1 mol; nH2 = 2 mol

Đặt Mx là khối lượng mol trung bình của A và H2

Mà: dx/O2 =

32

Mx = 1

3

=> Mx = 32

3 => Mx =

3

2

H

A M

M 

=

3

4



A

M

= 32

3

Giải ra ta được: MA = 28 => n = 2

Công thức phân tử của A là: C2H4

b) Phương trình phản ứng: C2H4 + H2  C2H6

Nếu bắt đầu phản ứng bằng 1 mol C2H6 và 2 mol H2 thì sau phản ứng ta được một hỗn hợp y gồm 1 mol C2H6 và ( 2 – 1)mol H2 dư

Đặt My là khối lượng mol trung bình của C2H6 và H2 dư ta có:

My = 32 2 16

2





Vậy dy/O2 = 16 1

32 2

Bài tập 3

cho 8,96 lít hỗn hợp hai anken lội qua dung dịch brom dư thấy khối lượng bình tăng 16,8 gam Công thức phân tử hai an ken là ( biết rằng số nguyên tử cacbon trong mỗi an ken không quá 4 và thể tích khí ở đktc)

A C2H4 và C4H8 B C4H8 và C5H10

C C3H6 và C4H8 D A, C đúng

Hướng dẫn giải.

Số mol hỗn hợp an ken = 

4 , 22

96 , 8

0,3 (mol)

Vì cho hỗn hợp qua dung dịch brom dư do đó :

mdd tăng = m hh anken = 16,8 gam

Đặt M là khối lượng mol trung bình của 2 anken:

=> M =

hh

hh

n

m

= 160,,38 = 56

Giả sử MA < MB thì: MA< M < MB

=> 14n < 56 < 14n1

=> 2 ≤ n < 4 ≤ n1 < 5

Vì là an ken nên:

n = 2 và n1= 4

n = 3 và n1= 4

= > Đáp án đúng là: D

C2H4 và C4H8 ; C3H6 và C4H8

B i ài 4.

Cho 20 gam hỗn hợp 3 amin đơn chức, no, đồng đẳng kế tiếp nhau tác dụng với dung dịch HCl 1M vừa đủ, sau đó cô cạndung dịch thu được 31,68 gam hỗn hợp muối Nếu 3 amin trên trộn theo thứ tự khối lượng mol phân tử tăng dần với số mol có tỉ lệ 1: 10: 5 thì 3 amin trên có công thức phân tử là công thức nào sau đây?

A CH3NH2, C2H5NH2, C3H7NH2

B C2H5NH2, C3H7NH2, C4H9NH2

C C3 C4H9NH2, C5H11NH2, C6H13NH2

Hướng dẫn giải.

Vì có hỗn hợp 3 amin nên áp dụng phương pháp tính khối lượng mol trung bình:

Số mol 3 amin = 31,68 20 0,32

36,5





=> M = 20 62,5

Gọi M là khối lượng mol amin thứ nhất

Theo đầu bài: M = 10.( 14) 5.( 28)

62,5

1 10 5



= > M = 45 => amin thứ nhất là: C2H5NH2

Vậy ba amin là: C2H5NH2, C3H7NH2, C4H9NH2

BÀI TẬP HOÁ HỌC VÔ CƠ.

Hướng dẫn học viên nhận dạng bài mà khi lập phương trình số ẩn nhiều hơn số phương trình Chọn phương pháp giải tính khối lượng mol trung bình để bài toán đơn giản hơn

Bài 1.

Hỗn Hợp khí SO2 và O2 có tỉ khối so với CH4 bằng 3 Cần thêm bao nhiêu lít O2 vào 20 lít hỗn hợp khí đó để cho tỉ khối so với CH4 bằng 2,5 Các hỗn hợp khí ở cùng nhiệt độ và áp suất

A 10 lít B 20 lít C 30 lít D 40 lít

Hướng dẫn giải.

Đặt X là % thể tích của SO2 trong hỗn hợp ban đầu, M là khối lượng mol trung bình của 2 khí ta có:

M = 16.3 = 48 = 64X + 32(1- X)

= > X = 0,5

Vậy mỗi khí chiếm 50%, hay mỗi khí chiếm 10 lít

Đặt V là số lít O2 cần thêm vào, M1 là khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí mới ta có:

1

M = 2,5.16 = 40 = 64.10 32(10 )

20

V V



= > V = 20 (lít)

Bài 2.

Một hỗn hợp X gồm 2 kim loại A và B cùng có hoá trị II có khối lượng nguyên tử xấp xỉ như nhau Số mol A = 0,5 số mol B và có khối lượng của X là 19,3 gam Biết rằng khi cho X tác dụng với dung dịch HCl

dư chỉ có A tan cho ra 2,24 lít H2 (đktc) Kim loại A, B và khối lượng A, B trong X là

A Mg, Ca v 2,4 gam ; 4,0 gam B Cu, Zn v 12,8 gam ; 6,5 gam

C Cu, Zn v 6,4 gam; 6,5 gam D Cu, Zn v 12,8 gam; 13 gam

Hướng dẫn giải.

Theo bài ra có 4 ẩn số là A, B, MA, MB nhưng chỉ có 2 phương trình.

Ta đặt MX là khối lượng mol trung bình của A và B

MA< MX < MB (1)

nA = 0,5.nB

MX = 1,93 gam

Do vậy phải tính MX từ đó = > A, B Theo đầu bài ta có: A + HCl  ACl2 + H2 

nA = nH2 = 2, 24 0,1( )

nB = 2.nB = 0,1.2 = 0,2 (mol )

Theo đầu bài MA, MB xấp xỉ bằng nhau, từ (1) và (2) ta có:

MA = 64

MB = 65

Vậy A là Cu không tan trong dd HCl, B là Zn

mCu = 0,2.64 = 12,8 (gam)

mZn = 0,1.65 = 6,5 (gam)

Bài 3.

Một hỗn hợp X gồm 2 muối cacbonat kim loại kiềm A, B thuộc 2 chu

kì kế tiếp của bảng hệ thống tuần hoàn có tổng khối lượng là 41,9 gam Khi cho X tác dụng với dung dịch H2SO4 dư và cho khí CO2 tạo ra phản ứng hết

với nước vôi dư thu được 35 gam kết tủa Kim loại A, B và số mol muối cacbonat trong hỗn hợp lần lượt là

A Li, Na; 0,1 mol và 0,2 mol B Na, K ; 0,2 mol và 0,1 mol

C Na, K; 0,2 mol và 0,15 mol D Na, K; 0,15 mol và 0,2 mol

Hướng dẫn giải.

Xác định số ẩn của bài toán:

Theo đầu bài ta có 4 ẩn số MA, MB, nA2CO3, nB2CO3 chỉ có 2 phương trình Vậy nên sử dụng M cho MA, MB

MA2CO3 < M < MB2CO3

(a + b) mol muối cacbonat tác dụng với H2SO4 cho (a +b) mol CO2

(a +b) mol CO2 tác dụng với nước vôi dư thu được ( a + b) mol CaCO3

= > a + b = 35

MA2CO3 < 119,7 < MB2CO3

2A + 60 < 119,7 < 2B + 60

= > A < 29,85 < B

Mà A và B thuộc 2 chu kì kế tiếp nên A, B chỉ có thể là

MA = 23

MB = 39

Do đó A là Na, B là K

MX = 106a + 138b = 41,9

a + b = 0,35

= > a = 0,2(mol) Na2CO3

b = 0,15 (mol) K2CO3

Vậy đáp án đúng là C

Bài 4.

Hoà tan 2,84 gam hỗn hợp 2 muối cacbonatcủa hai kim loại nhóm IIA thuộc hai chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn bằng dung dịch HCl, thu được dung dịch X và 672 ml CO2 (ở đktc) Hai kim loại đó là

A Be, Mg B Mg, Ca

C Ca, Ba D Ca, Sr

Hướng dẫn giải.

Đặt M là Khối lượng mol TB của 2 kim loại ta có phương trình:

M CO3 + 2HCl  M Cl2 + H2O + CO2

nCO2 = 0 , 03 ( )

4 , 22

672 ,



Vậy M CO3 = 94 , 67 ( )

03 , 0

84 , 2

gam



Gọi A,B là 2 kim loại cần tìm ta có:

M A,B = 94,67 – 60 = 34,67 (gam)

mà MA< M < MB , A, B thuộc 2 chu kì liên tiếp nhau

= > A là Mg và B là Ca

=> Đáp án đúng là B

Bài 5.

Trong tự nhiên, đồng ( Cu) tồn tại dưới hai dạng đồng vị 63

29Cu và 65

29

Cu Khối lượng nguyên tử trung bình của đồng là 63,55 % về khối lượng của mỗi loại đồng vị là

A 63

29Cu: 30%; 65

29Cu 70%

B 63

29Cu: 27,5%; 65

29Cu 72,5%

C 63

29Cu: 72,5%; 65

29Cu 27,5%

D 63

29Cu: 70%; 65

29Cu 30%

Hướng dẫn:

Gọi X là % của đồng vị 63

29Cu, ta có phương trình:

M = 63,55 = 63.X + 65( 1-X)

=> X = 0,725

Vậy Đồng vị 63

29Cu chiếm 72,5 % và đồng vị 65

29Cu chiếm 27,5 %

Bài 6.

Hỗn hợp X gồm hai oxit của nitơ là Y và Z( với tỉ lệ thể tích VY: VZ = 1: 3) có tỉ khối hơi đối với hiđro bằng 20,25 Y và Z có công thức phân tử là:

A NO và N2O3 B NO và N2O

C N2O và N2O5 D N2O và N2O3

Hướng dẫn:

Đặt Mx là khối lương mol trung bình của hai oxit ta có

Mx = M1 4M2

= 20,25 2 = 40,5

= > M1< 40,5 ≤ M2

Vậy M1 là NO => M2 là N2O

Đáp án đúng là B

2.4 Hiệu quả của áp dụng sáng kiến kinh nghiệm

- Chọn 2 lớp 12A và 12B có trình độ tương đương làm bài kiểm tra

trước khi tác động, lấy kết quả Sau đó tiến hành thực nghiệm: lớp 12A được

áp dụng giải bài tập hóa học sử dụng phương pháp tính khối lượng mol trung bình từ khi dạy tiết 2 đến tiết 22, còn lớp 12B không được áp dụng giải bài tập hóa học bằng phương pháp tính khối lượng mol trung bình

- Đến cuối kì cho 2 lớp làm bài kiểm tra và thu thập kết quả Sau khi tiến hành kiểm tra, cô giáo chấm bài theo đáp án đã xây dựng Tiến hành so sánh kết quả thấy lớp 12A học viên làm bài tốt hơn và trình bày khoa học hơn lớp 12B số lượng điểm trung bình trở lên nhiều hơn lớp 12B Vậy việc

áp dụng phương pháp giải bài tập bằng phương pháp tính khối lượng mol trung bình vào giải bài tập hóa học là mang lại hiệu quả tương đối lớn trong quá trình làm bài tập của học viên

Việc áp dụng giải bài tập hóa học bằng phương pháp tính khối lượng mol trung bình nâng cao kết quả học tập của học viên Tỉ lệ học viên trung bình và khá được nâng lên rõ rệt, cụ thể:

Sau khi đã học và biết vận dụng phương pháp áp dụng các giá trị trung bình, thì khi gặp dạng bài tập này, học viên đều đã biết áp dụng để giải bài tập nhanh và không tốn thời gian mà kết quả thu được rất khả quan Các bài kiểm tra ở dạng này đều đạt từ 70% điểm trung bình trở lên trong đó có điểm khá và giỏi

3 Kết luận và khuyến nghị:

3.1 Kết luận:

Trên đây là kinh nghiệm của bản thân tôi trong việc áp dụng một phương pháp giải bài tập vào giảng dạy Hy vọng rằng đề tài này sẽ được nghiên cứu sâu hơn và ngày càng hoàn thiện hơn để giúp học viên học tốt