MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP SỬ DỤNG PHƯƠNG TRÌNH ION RÚT GỌN. Trong học tập hoá học, việc giải bài tập có một ý nghĩa rất quan trọng. Ngoài việc rèn luyện kỹ năng vận dụng, đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách chủ động; bài tập hoá học còn được dùng để ôn tập, rèn luyện một số kỹ năng về hoá học. Thông qua giải bài tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thông minh, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú trong học tập. Việc lựa chọn phương pháp thích hợp để giải bài tập lại càng có ý nghĩa quan trọng hơn. Mỗi bài tập có thể có nhiều phương pháp giải khác nhau. Nếu biết lựa chọn phương pháp hợp lý, sẽ giúp học sinh nắm vững hơn bản chất của các hiện tượng hoá học.
Trang 1PHÒNG GIÁO DỤC& ĐÀO TẠO YÊN LẠC
Người thực hiện: Dương Thị Đức Ái.
Điện thoại: 01276139038; Email: duongducai.09@gmail.com
Yên Lạc,Tháng 1 năm 2015
Trang 2MỤC LỤC
CÁC KÝ HIỆU VIẾT TRONG CHUYÊN ĐỀ.
Trang 31 Nồng độ % dung dịch: C% (đơn vị :% )
2 Khối lượng chất tan: mct (đơn vị: g)
3 Khối lượng dung dịch: mdd (đơn vị: g)
4 Nồng độ mol: CM (đơn vị: mol/lit hay viết tắt là M)
5 Thể tích dung dịch: V ( đơn vị : lít)
6 Số mol chất tan: n ( đơn vị : mol )
7 Khối lượng riêng của dung dịch: D ( đơn vị : g/ml )
8 Dung dịch: dd
9 Phản ứng hoá học: PƯHH
10 Phương trình phản ứng: PTPƯ
11 Phương trình ion rút gọn: Ption rút gọn
12 Trung học cơ sở: THCS
13 Chuyên đề: CĐ
PHẦN MỞ ĐẦU
Trang 4I.Lý do chọn chuyên đề:
Trong học tập hoá học, việc giải bài tập có một ý nghĩa rất quan trọng.Ngoài việc rèn luyện kỹ năng vận dụng, đào sâu và mở rộng kiến thức đã họcmột cách chủ động; bài tập hoá học còn được dùng để ôn tập, rèn luyện một số
kỹ năng về hoá học Thông qua giải bài tập, giúp học sinh rèn luyện tính tíchcực, trí thông minh, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú trong học tập
Việc lựa chọn phương pháp thích hợp để giải bài tập lại càng có ý nghĩaquan trọng hơn Mỗi bài tập có thể có nhiều phương pháp giải khác nhau Nếubiết lựa chọn phương pháp hợp lý, sẽ giúp học sinh nắm vững hơn bản chất củacác hiện tượng hoá học
Qua quá trình giảng dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi Tôi đã tích luỹ được
một số phương pháp giải bài tập hoá học Việc sử dụng phương trình ion rút
gọn để giải nhanh bài toán hóa học đã tỏ ra có nhiều ưu điểm, học sinh tiết kiệm
được rất nhiều thời gian tính toán so với các phương pháp khác Một số tác giảkhác cũng đã đề cập đến cách làm này trong một số tài liệu tham khảo Tuynhiên, ở đó cũng mới chỉ dừng lại ở việc giải một số bài tập đơn lẻ mà chưa cótính khái quát
Để giúp các em HS có cái nhìn tổng quát, tránh được những sai lầm, giải nhanh chóng các bài tập trong đề thi học sinh giỏi các cấp Tôi quyết định
nghiên cứu và đưa sáng kiến Một số dạng bài tập sử dụng phương trình ion
rút gọn để giải các bài toán hóa học vô cơ xảy ra trong dung dịch.
II Phạm vi - Mục đích của chuyên đề:
1.Phạm vi chuyên đề :
Do điều kiện hạn chế về thời gian nên chuyên đề chỉ đề cập tới một số dạng bài
tập của phần phương trình ion rút gọn trong chương trình hóa học nâng cao THCS Chuyên đề đã có kế hoạch chỉ đạo của Ban giám hiệu cùng tổ chuyên
môn ngay từ đầu năm học
2 Mục đích chuyên đề:
Giúp cho học sinh biết hệ thống hoá và vận dụng tốt kiến thức khi học
phần phương trình ion rút gọn Thông qua chuyên đề, cùng đồng nghiệp có
thêm điều kiện trao đổi, chia xẻ thông tin, bàn bạc và đưa ra những giải pháp tối
ưu về phương pháp bồi dưỡng học sinh đội tuyển môn Hoá Từ đó tạo niềmhứng thú, say mê trong giảng dạy và học tập bộ môn Hoá học của tập thể thầy,trò trường THCS Yên Lạc
PHẦN NỘI DUNG A.KIẾN THỨC:
Trang 51 Khái niệm phương trình ion rút gọn:
Phương trình ion rút gọn là phương trình hóa học cho biết bản chất của phản ứng xảy ra trong dung dịch các chất điện li
2 Một số lưu ý khi viết phương trình ion rút gọn :
- Muốn viết được viết được phương trình ion thu gọn, học sinh phải nắm vững được bảng tính tan, tính bay hơi, tính điện li yếu của các chất, thứ tự các chất xảy ra trong dung dịch
- Những chất rắn, chất khí, nước khi viết phương trình ion là viết ở dạng phân
tử Những chất tan được trong dd thì viết ở dạng ion
Phương trình ion rút gọn là phương trình hóa học trong đó có sự kết hợp các ionvới nhau
3 Các dạng phản ứng thường gặp khi sử dụng phương trình ion rút gọn:
Với phương pháp sử dụng phương trình ion rút gọn nó có thể sử dụng cho
nhiều loại phản ứng: Trung hoà, trao đổi, oxi hoá - khử, Miễn là xảy ra trongdung dịch Sau đây tôi xin phép đi vào cụ thể một số loại
a Phản ứng trung hoà: (Phản ứng giữa axit với bazơ)
* Phương trình phân tử: * HCl + NaOH NaCl + H2O
+ 2OH-→ BaSO4↓+ H2O
b Phản ứng gi ữa axit v ới muối :
* Nếu cho từ từ axit vào muối cacbon nat
+Phương tình phân tử: HCl + Na2CO3 NaHCO3 +NaCl
* Nếu cho từ từ muối cacbonnat vào axit
+ Phương tình phân tử: 2HCl + Na2CO3 2NaCl + CO2 + H2O
+ Phương trình ion: 2H++2Cl- + 2Na+ + CO32- 2Na++2Cl- + CO2 + H2O
Trang 6+ Phương trình ion rút gọn: 2H+ + CO32- H2O + CO2
* Nếu cho muối khác vào axit
+ Phương trình phân tử: HCl + AgNO3 → AgCl↓ + HNO3
+ Phương trình ion: H++ Cl - + Ag++ NO3- → AgCl ↓ + H++ NO3
+ Phương trình ion rút gọn: Cl - + Ag+ → AgCl ↓
* Phương trình phân tử: H2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + 2HCl
+ Phương trình ion: 2H++ SO42 - + Ba2 ++ 2Cl - → BaSO4↓ + 2H+ + 2Cl –
+ Phương trình ion rút gọn: SO42 - + Ba2 +→ BaSO4
c Phản ứng của oxit axit với dung dịch kiềm:
Phương trình phân tử: CO2 + 2KOH → K2CO3 + H2O
hay CO2 + KOH → KHCO3
Phương trình ion: CO2 + 2K+ +2OH- → 2K++ CO32- + H2O
hay CO2 + K+ +OH- → K++ HCO3-
Phương trình ion rút gọn: CO2 + 2OH- → CO32- + H2O
2Na + + CO3 2 + Mg2+ + 2Cl- → 2Na + + 2Cl - + MgCO3 ↓
+Phương trình ion rút gọn: CO32- + Mg2+ → MgCO3 ↓
* Phương trình phân tử:
Fe2(SO4)3 + 3Pb(NO3)2 → 2Fe(NO3)3 + 3PbSO4↓
+ Phương trình ion:
2Fe3++ 3SO42 - + 3Pb2+ + 6NO3- → 2Fe3+ + 6NO3- + 3PbSO4↓
+ Phương trình ion rút gọn: Pb2+ + SO42 - → PbSO4↓
* Phương trình phân tử:
CaCl2 + 2AgNO3 → Ca(NO3)2 + 2AgCl↓
+ Phương trình ion:
Ca2 + + 2Cl - + 2Ag + + 2NO3 - → Ca 2 + + 2NO3 - + 2AgCl ↓
+ Phương trình ion rút gọn: Cl - + Ag+ → AgCl ↓
e Oxit bazơ tác dụng với axit :
* Phương trình phân tử:
Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O
+ Phương trình ion:
Trang 7Fe2O3 + 6H + + 3SO42 - → 2Fe3 + + 3SO42 - + 3H2O
+ Phương trình ion rút gọn: Fe2O3 + 6H + → 2Fe3 + + 3H2O
* Phương trình phân tử: 3Fe3O4 + 28HNO3l → 9 Fe(NO3)3 + NO + 14H2O + Phương trình ion: 3Fe3O4 + 28H+ +28NO3- → 9 Fe3+ + 27NO3- + NO + 14H2O +Phương trình ion rút gọn : 3Fe3O4 +28H+ + NO3- → 9 Fe3+ + NO + 14H2O
g Kim loại tác dụng với axit:
* Phương trình phân tử: 3Cu +8HNO3→ 3Cu(NO3)2 +2NO +4H2O
+ Phương trình ion: 3Cu + 8H+ + 8NO3- → 3Cu2+ + 6NO3- + 2NO + 4H2O + Phương trình ion rút gọn: 3Cu + 8H+ + 2 NO3- → 3Cu2+ +2NO + 4H2O
* Phương trình phân tử: 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
+ Phương trình ion: 2Al +6H+ + 6Cl- → 2Al3++ 6Cl- + 3H2
+ Phương trình ion rút gọn: 2Al +6H+ → 2Al3++ 3H2
4 Ví dụ minh họa :
* Hoàn thành các phương trình phản ứng sau :( viết cả dạng phân tử và dạng ion rút gọn )
<1> PTPT: Ba(OH)2 + H 2SO4 → BaSO4 + 2H 2O
Pt ion rút gọn : Ba2+ + 2OH- + SO42- + 2H+ → BaSO4 + 2H 2O
<2> PTPT: FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3 + 3 NaCl
Pt ion rút gọn : Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3
Trang 810 AlCl3 + KOH vừa đủ
-Trong nhiều bài toán có sự tham gia phản ứng của nhiều chất Khi đó có nhiều phản ứng xẩy ra dưới dạng phân tử nhưng thực chất vẫn chỉ có một phương trìnhion Vì vậy đáng lẽ HS viết nhiều phương trình thì bây giờ HS chỉ viết số ít
phương trình ion rút gọn Do đó kết quả, cách tính toán cũng được thu gọn lại.
- Giải bài toán hoá học bằng phương trình ion rút gọn tránh được nhiều sai
lầm so với khi giải toán bằng phương trình phân tử.
- Khi HS giải toán bằng phương trình phân tử thì số lượng ptpư thường nhiều
HS hay viết thiếu các ptpư hoặc sai ptpư Do đó dẫn đến nhầm lẫn và tìm ra kết quả sai cho bài toán
- Thực tế giải bài tập theo phương trình ion thu gọn tuân theo đầy đủ các bướccủa một bài tập hoá học nhưng quan trọng là việc viết phương trình phản ứng
Vì vậy, Tôi mạnh dạn đề cập tới một số các dạng bài tập sau:
+ Hỗn hợp axit tác dụng với hỗn hợp bazơ
+Muối cacbonnat với axit
+ Oxit axit (XO 2 ) với hỗn hợp dd kiềm
+ Kim loại với hỗn hợp axit (HNO 3 ,H 2 SO 4 ) hoặc kim loại với dung dịch có ion NO 3 -+ , ion H + và ion Cl - hay ion SO 4 2-
I Dạng 1 : Hỗn hợp axit với hh bazơ (Phản ứng trung hoà.)
1 Đặc điểm: Bài tập thường cho hh axit mạnh với bazơ mạnh hoặc hh bazơ
mạnh với axit mạnh
2 Hướng dẫn cách thường làm khi sử dụng phương trình ion rút gọn:
- Chuyển những gt đã cho về số mol , tính số mol của các ion có liên quan
- Viết đúng phương trình ion rút gọn: H+ + OH- H2O
Ta luôn có: n H pu n OH pu
Cách giải: Khi biết n H bd và n OH bd xem n H hay n OH dư
- Giải bài toán theo phương trình ion rút gọn ……
3 Ví dụ minh họa :
Trang 9Bài tập 1: Một dung dịch A chứa HCl và H2SO4 theo tỉ lệ mol 3 : 1 Để trung hoà 100 ml dung dịch A cần 50 ml dung dịch NaOH 0,5 M.
a, Tính nồng độ mol của mỗi axit
b, 200 ml dung dịch A trung hoà hết bao nhiêu ml dung dịch bazơ B chứa NaOH0,2 M và Ba(OH)2 0,1 M ?
c, Tính tổng khối lượng muối thu được sau phản ứng giữa dung dịch A và B ?
Hướng dẫn tư duy:
* Đây là những phản ứng giữa 1 Bazơ và 2 Axit; 2 Bazơ và 2 Axit (có kèm theotheo tạo kết tủa) Vậy nên nếu giải phương pháp viết phương trình phản ứng
dạng phân tử sẽ rất khó khăn trong việc lập phương trình để giải hệ Nên ta sử
dụng phương trình ion thu gọn.
Giải
Sử dụng phương trình ion rút gọn Sử dụng phương trình phân tử
a.* Gọi số mol H2SO4 trong 100 ml
Đặt: nHCl( pu 1)= a; nHCl( pu 2)= b (a,b >0)
=> a+ b = 0,03 (I)Đặt: nH2SO4( pu 3)= c; nH2SO4( pu 3)= d (c,d >0)
=> c+ d = 0,01 (II)
Pt phân tử:
Trang 10c Tính tổng khối lượng các muối.
mCác muối =mcation + m
anion
= mNa + mBa2 + mCl + mSO
2 4
* Nhận xét: + Ở bài tập 1 phần a làm theo phương trình phân tử thì cũng ra
được kết quả nhưng phải viết nhiều phương trình hơn Phần b, c làm theo
phương trình phân tử thì nhiều ẩn số để làm ra kết quả phải mất nhiều thời gian
và phải giỏi kiến thức toán học
+ Làm theo phương trình ion rút gọn thì cả 3 phần đều làm ra được kết quả và thời gian nhanh
Bài tập 2: Cho 200 ml dung dịch A chứa HCl 1 M và HNO3 2M tác dụng với
300 ml dung dịch B chứa NaOH 0,8 M và KOH (chưa rõ nồng độ) thu được dung dịch C Biết rằng để trung hoà 100 ml dung dịch C cần 60 ml dung dịch HCl 1 M, tính :
a, Nồng độ ban đầu của KOH trong dung dịch B
b, Khối lượng chất rắn thu được khi cô cạn toàn bộ dung dịch C
Hướng dẫn tư duy:
Bình thường đối với phần a bài này nếu viết ở dạng phương trình phân tử
giữa 2 axit với 2 bazơ thì ta phải viết 4 phương trình phân tử và phải có nhiều ẩn
Trang 11số Nhưng nếu ta viết phương trình ở dạng ion ta chỉ phải viết 1 phương trình ion thu gọn của phản ứng trung hoà
Đối với phần b bài này nếu giải với phương trình phân tử sẽ gặp khó khăn, vì
có thể tính được khối lượng các muối nhưng không tính được khối lượng bazơ
vì ta không biết bazơ nào dư Vậy bài này ta sẽ sử dụng phương trình ion rút
gọn thay vì tính khối lượng các muối và bazơ ta đi tính khối lượng các ion tạo ra
+ 0,3.a (a : nồng độ mol của KOH)
*Vì sau phản ứng phải trung hòa C
*Vì sau phản ứng phải trung hòa C bằng dd HCl =>Trong dung dịch C còn dư OH-
=> axit hết Ta có: x+ y= 0,2(I)
* TH1: NaOH hết; KOH dư
Trang 12=> nKOH dư = 0,3.a-( y+t) = 0,3 (IV))Từ(I) => y =0,2- x
Từ (II) => t = 0,4 –z
Từ (III) => z =0,24 – x
Thay y, t, z vào (IV) ta được: a= 2,2
* TH2: KOH hết; NaOH dư
=> nKOH = 0,3.a=y+t (V)HCl + NaOH NaCl + H2O0,3 0,3 mol
=> nNaOH dư = 0,24 –(x+z) =0,3
=> (x+z) =- 0,06 => z = - 0,06 –x (VI)
Thay y, t,(VI) vào (V) ta được: a
Thay a= 2,2 vào( IV) ta có:
Cũng tương tự TH1 ta không tính được giá trị cụ thể nên bài toán phần
b không tính được
* Nhận xét:
Trang 13+ Khi làm theo phương trình ion rút gọn thì bài toán ra kết quả nhanh.
+ Làm theo phương trình phân tử thì dài dòng và không ra được kết quả của phần b
II Dạng 2: Phản ứng của muối cacbonat với axit.
1 Đặc điểm: Bài tập thường cho muối cacbonat hay hidrocacbonat từ từ vào dd
axit hay ngược lại
Lưu ý: Thêm từ từ muối vào axit hay ngược lại thì viết thứ tự phản ứng cho
đúng
2 Hướng dẫn cách thường làm khi sử dụng phương trình ion rút gọn:
- Chuyển những gt đã cho về số mol , tính số mol của các ion có liên quan
- Nhận định đúng về bản chất của phương trình phản ứng khi cho CO32- vào H+
+Cho từ từ H+ vào CO32-: H+ + CO32- HCO3- (1)
HCO3- + H+ CO2 + H2O (2)
Dd A thu được không có khí -> Chỉ có (1)
Dd A thu được + BaCl2 -> Kết tủa Chỉ có (1)
Dd A tác dụng được với kiềm -> Có cả (1,2)
Dd A thu được và khí Cho A+ ddBa(OH)2 hoặc Ca(OH)2 Có cả (1,2)+ Cho từ từ CO32- vào H+ phản ứng tạo ra ngay khí CO2
Hướng dẫn tư duy:
Bài này nếu học sinh dùng phương trình phân tử để làm thì sẽ gặp khó khăn khi xét phản ứng của Ca(OH)2 với dung dịch Y tạo ra kết
Nên đối với bài này ta nên sử dụng phương trình ion rút gọn.
Sử dụng phương trình ion rút gọn Sử dụng phương trình phân tử
*Gọi số mol của Na2CO3 là a, K2CO3
là b (a,b >0)
n CO2 = 2,24/ 22,4 = 0,1 mol
* Khi thêm từ từ dd HCl vào dd X
lần lượt xảy ra phản ứng :
*Gọi số mol của Na2CO3 là a, K2CO3 là
b (a,b >0)
n CO2 = 2,24/ 22,4 = 0,1 mol
* Khi thêm từ từ dd HCl vào dd X lần
lượt xảy ra phản ứng :
Trang 14m CaCO3 = 0,2 100 = 20 (g)
HCl + Na2CO3 NaHCO3+ NaClHCl + K2CO3 KHCO3+ KClHCl + NaHCO3 NaCl + CO2 + H2O HCl + KHCO3 KCl +CO2 + H2O
* Dung dịch sau phản ứng tác dụng Ca(OH)2 cho kết tủa Vậy KHCO3dư, NaHCO3 dư, axit HCl hết
KHCO3 +Ca(OH)2 CaCO3 +KOH +
H2O NaHCO3+Ca(OH)2 CaCO3 +NaOH + H2O
* Lúc này bài toán trở nên lắm ẩn số phức tạp, nên khó có thể làm ra được kết quả đúng
* Nhận xét:
+ Khi làm theo phương trình ion rút gọn thì bài toán trở nên đơn giản dễ làm và
ra kết quả nhanh
+ Làm theo phương trình phân tử thì phải viết nhiều phương tình dài dòng và không ra được kết quả
Bài tập 2: Cho 10,5 gam hỗn hợp X gồm Na2CO3 và K2CO3 tác dụng với HCl
dư thì thu được 2,016 lit CO2 ở đktc
a, Tính % khối lượng X ?
b, Lấy 21 gam hỗn hợp Na2CO3 và K2CO3 với thành phần % như trên tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ (không có khí CO2 bay ra) Tính thể tích dung dịch HCl 2M cần dùng ?
c, Nếu thêm từ từ 0,12 lit dung dịch HCl 2M vào dung dịch chứa 21 gam hỗn hợp X trên Tính thể tích CO2 thoát ra ở đktc ?
Trang 15Hướng dẫn tư duy:
Bài tập có thể giải theo phương trình phân tử vẫn ra được kết quả nhưng phải viết nhiều phương trình và đặt lắm ẩn nên việc giải kiến thức toán là gặp khó khăn nếu như học sinh không vững vàng kiến thức toán
Giải:
Sử dụng phương trình ion rút gọn Sử dụng phương trình phân tử
a, Gọi số mol của Na2CO3 là a ,
*Nếu không có khí CO2 thoát ra, tức
là phản ứng dừng lại ở đây
b b mol
=> a + b = 2,016/ 22,4 = 0,09(I) Mà: 106a + 138b = 10,5 (II)
Từ (I, II) => a = 0,06 mol
b = 0,03 mol
%m Na2CO3 = 0,0610.106,5.100 = 60,57%
Trang 160,06 0,06 mol
V CO2 = 0,06.22,4 = 1,344 (l)
thứ tự phản ứng
HCl + Na2CO3 NaHCO3+ NaCl0,12 0,12 0,12 molHCl + K2CO3 KHCO3+ KCl
0,06 0,06 0,06 mol
=>nHCl d ư= 0,06 mol
*TH1: NaHCO3 phản ứng trước
HCl + NaHCO3 NaCl + CO2 + H2O0,06 0,06 0,06
V CO2 = 0,06.22,4 = 1,344 (l)
*TH2: KHCO3 phản ứng trước
HCl + KHCO3 KCl +CO2 + H2O0,06 0,06 0,06
V CO2 = 0,06.22,4 = 1,344 (l)
* Thực tế hỗn hợp KHCO3, NaHCO3
Phản ứng với khả năng bằng nhau
III Dạng 3: XO2( CO 2 , SO 2 ) tác dụng với dung dịch kiềm
1 Đặc điểm : Bài tập thường cho CO2/SO2 tác dụng với hh dung dịch bazơ
2 Hướng dẫn cách thường làm khi sử dụng phương trình ion rút gọn:
- Chuyển những gt đã cho về số mol , tính số mol của các ion có liên quan
- Bản chất của phản ứng giữa XO2 với dung dịch kiềm (NaOH, Ba(OH)2, …)
là phản ứng giữa XO2 và OH, do đó nếu dung dịch ban đầu có nhiều bazơ thì không nên viết các phương trình phân tử mà viết phương trình phản ứng dưới dạng ion rút gọn:
n t n
2
3 3 2
3 2 3