SKKN các phương pháp lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ dành cho học sinh THCS

Điều 28.2 viết: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh, phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học, bồi dưỡng phương ph

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NAM ĐỊNH TRƯỜNG PTTH NGUYỄN KHUYẾN

Trong thời đại khoa học thông tin ngày nay đòi hỏi con người phải có một trình độ khoa học nhất định Vì vậy mục tiêu của giáo dục đào tạo là bồi dưỡng con người trở thành lao động có tư duy sáng tạo và xử lí thông tin một cách nhanh chóng, chính xác và khoa học Để đạt được điều đó hơn bao giờ hết chúng ta cần phải chú ý nâng cao chất lượng học tập của học sinh ở trường phổ thông

Môn Hoá Học ở trường phổ thông có một vị trí và

ý nghĩa rất quan trọng đối với việc giáo dục thế hệ trẻ Bước đầu hình thành cho học sinh những khái niệm về hoá học và sự biến đổi về tính chất của các chất Giúp cho học sinh hiểu được hoá học có ý nghĩa rất quan trọng trong đời sống xã hội, từ đó có cái nhìn và thái độ đúng đắn đối với môn học

Với xu hướng phát triển của giáo dục hiện nay đối với nhiều bộ môn nói chung và bộ môn hoá học nói riêng là tăng cường việc kiểm tra trắc nghiệm trong việc đánh giá kết quả học sinh Vì vậy việc định dạng bài tập để chọn ra cách giải nhanh các bài tập

để chọn ra cách giải nhanh các bài tập hoá học là hết sức cần thiết

Với đặc điểm của học sinh lớp 9, mới bắt đầu tiếp xúc với phân môn Hoá học hữu cơ nên việc định dạng bài tập để tìm ra hướng giải đúng và nhanh là hết sức khó khăn đối với học sinh Trước thực tế đó qua kinh nghiệm của nhiều năm giảng dạy tôi đã đúc

kết và rút ra kinh nghiệm và viết nên đề tài “Các phương pháp lập công thức phân tử của hợp chất hữu

cơ dành cho học sinh THCS”

II CƠ SỞ LÝ LUẬN:

Theo nghị quyết hội nghị lần thứ IV Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam (khoá VII, 1993) đã chỉ rõ: Mục tiêu giáo dục - đào tạo phải hướng vào đào tạo những con người lao động, tự chủ, sáng tạo, có năng lực giải quyết những vấn đề thường gặp, qua đó mà góp phần tích cực thực hiện mục tiêu lớn của đất nước là dân giàu, nước mạnh, xã hội công bằng, dân chủ, văn minh Về phương pháp giáo dục, phải khuyến khích tự học, phải áp dụng những phương pháp giáo dục hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh

năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn

đề

Nghị quyết hội nghị lần thứ II Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam (khoá VIII, 1997)

tiếp tục khẳng định: “Phải đổi mới phương pháp giáo

dục đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, bảo đảm điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh, nhất là sinh viên đại học”

Các quan điểm trên đây đã được pháp chế hoá trong luật giáo dục (2005) Điều 28.2 viết: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực,

tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh, phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học, bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú học tập cho học sinh”

III CƠ SỞ THỰC TIỄN:

Bài tập Hoá học hữu cơ là một bài tập khó đặc biệt là bài tập lập công thức phân tử hợp chất hữu

cơ cho học sinh trung học cơ sở Thế nhưng, trong nội dung của chương trình học không có một tiết học riêng giới thiệu về cách lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ Do đó việc nhận dạng, định hướng và tìm

ra phương pháp giải là một vấn đề hết sức khó khăn đối với học sinh nhất là học sinh có sức học trung bình, yếu, kém Xuất phát từ thực tế đó qua kinh nghiệm giảng dạy tôi đã rút ra những kinh nghiệm và viết nên đề tài với mong muốn giải quyết được những khó khăn đối với học sinh, kích thích học sinh có lòng yêu thích môn học hơn nữa

Tuỳ vào điều kiện thời gian và mức độ nhận thức của học sinh giáo viên có thể chọn những nội dung phù hợp nhất để truyền đạt đến học sinh Đề tài này

có thể được vận dụng trong các tiết luyện tập, tiết học tự chọn hay bồi dưỡng học sinh giỏi

IV NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:

Thông qua kinh nghiệm của quá trình giảng dạy và nghiên cứu tài liệu tôi có thể chia các bài tập lập

công thức phân tử của hợp chất hữu cơ thành ba dạng lớn

V KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU:

Qua thực nghiệm của nhiều năm giảng dạy bộ môn hoá học 9 đặc biệt là phân môn hoá học hữu cơ tôi nhận thấy rằng: Khi truyền đạt nội dung của các phương pháp này đến với học sinh tôi nhận thấy rằng

tỷ lệ học sinh tiếp thu bài và giải được bài tập lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ cao hơn so với lúc trước khi chưa truyền đạt phương pháp Học sinh có hứng thú với các dạng bài tập này đặc biệt đối với học sinh khá, giỏi

Phương pháp này đặc biệt có hiệu quả trong những tiết học tự chọn trong các chương trình bám sát dành cho học sinh trung bình, yếu và trong các giờ học nâng cao dành cho học sinh khá, giỏi

VI KẾT LUẬN:

Hoá học đặc biệt là hoá học hữu cơ là một môn học khó đối với học sinh trung học cơ sở Nội dung bài tập nhiều dạng nhưng không có một bài học về phương pháp cụ thể đó là một khó khăn rất lớn đối với học sinh Với những trăn trở đó qua thực tế nhiều năm giảng dạy và tìm hiểu tư liệu tôi đã rút

ra một số phương pháp giải bài toán lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ, định hướng, nhận dạng tìm

ra cách giải một cách nhanh nhất để giúp học sinh không còn cảm thấy khó khăn khi học hoá hữu cơ

Để thực hiện tốt đề tài này cần có tiết học tự chọn với các mức độ bám sát dành cho học sinh trung bình và yếu và nâng cao dành cho học sinh khá, giỏi thì đề tài sẽ đạt được hiệu quả cao hơn Đề tài này cũng có thể áp dụng trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi Đề tài này được viết và được áp dụng cho nhiều đối tượng học sinh nên khi áp dụng đề tài tuỳ vào đối tượng học sinh giáo viên chọn lọc các trường hợp để giảng dạy cho phù hợp

Do thời gian giảng dạy chưa nhiều, tư liệu còn thiếu thốn cho nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong bạn đọc góp ý để đề tài ngày một hoàn thiện hơn

VII TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1 Tài liệu bồi dưỡng thường xuyên cho giáo viên THCS chu kỳ III (2004-2007) môn Hoá học – Nhà xuất bản Giáo dục

2 Phương pháp giải bài tập hoá học 11 – Tác giả: Võ Tường Huy – Nhà xuất bản trẻ 1997

3 Phương pháp giải nhanh bài tập hoá hữu cơ – Tác giả: Đỗ Xuân Hưng – Nhà xuất bản Đại học quốc gia Hà Nội 2008

4 Hoá học 9 – Tác giả: Lê Xuân Trọng – Cao Thị Thặng – Ngô Văn Vụ - Nhà xuất bản Giáo dục 2005

PTK

PƯ t.d

đ

hh

xt

KL CTPT CTCT

m

n

% C%

M

C

ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI

A KIẾN THỨC CƠ BẢN

I TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CỦA KIM LOẠI

Các eclectron hoá trị của nguyên tử kim loại liên kết yếu với hạt nhân nguyên tử, do đó kim loại dễ nhường electron để tạo thành ion dương (cation kim loại)

M  Mn + ne

Vì vậy, các kim loại đều là chất khử, đều có khả năng tác dụng với nhiều chất khác nhau như tác dụng với đơn chất là các phi kim, tác dụng với các hợp chất như nước, axít, muối và những chất õi hoá khác

Kết luận: Tính chất hoá học đặc trưng của kim loại là tính khử

1 Tác dụng với phi kim

a) Tác dụng với oxi

Xét trên dãy điện hoá của kim loại:

K, Na, Mg, Al Zn, Fe, Ni, Pb(Cu, Hg) Ag, Pt, Hg

Phản ứng không cần điều kiện Phản ứng khi nung Không phản ứng

b) Tác dụng với lưu huỳnh

Kim loại tác dụng với lưu huỳnh khi đun nóng (trừ Hg tác dụng ở điều kiện bình thường) tạo ra các sunfua kim loại

c) Tác dụng với clo

Tất cả các kim loại đều tác dụng được với clo tạo ra muối clorua, trong

đó kim loại có số oxi hoá cao nhất

Kết luận: Khi tính kim loại giảm, phản ứng với phi kim càng khó khăn

- Một số kim loại đứng sau Al tác dụng được với H2O ở nhiệt độ cao:

- Với dung dịch H2SO4 loãng:

 Kim loại đứng trước H tạo muối sunfat trong đó kim loại có số oxi hoá thấp và giải phóng H2

 Chì coi như không phản ứng với H2SO4 loãng do tạo ra PbSO4 ít tan ngăn cản phản ứng tiếp diễn

 Đồng tan trong dung dịch HCl loãng hoặc dung dịch H2SO4 loãng khi

có oxi hoà tan, do sự oxi hoá khá mạnh của O2 trong môi trường axit:

Ví dụ: Với H2SO4 đặc, nóng Zn và Cd sẽ phản ứng tạo ra SO2 và S, còn với H2SO4 đặc nguội có thể tạo ra H2S:

Zn + 2H2SO4(đặc) ZnSO4 + SO2 + H2O 3Zn + 4H2SO4(đặc) 3ZnSO4 + S + 4H2O 4Zn + 5H2SO4(đặc) 4ZnSO4 + H2S + 4H2O

- Với dung dịch HNO3 loãng:

 Kim loại tác dụng với dung dịch HNO3 loãng thường tạo ra muối nitrat trong đó kim loại có số oxi hoá cao, NO và H2O

Ví dụ: 3Sn + 8HNO3  3Sn(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Sn tác dụng với dung dịch HNO3 rất loãng tạo ra NH3(NH4NO3):

4Sn + 10HNO3  4Sn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

- Với dung dịch HNO3 đặc:

 Kim loại tác dụng với dung dịch HNO3 đăc, nóng tạo muối nitrat trong

đó kim loại có số oxi hoá cao, NO2 và H2O

Ví dụ: Pb + 4HNO3  Pb(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Kết luận: Khi kim loại tác dụng với các axit có tính oxi hoá mạnh thì sản

phẩm của phản ứng phụ thuộc vào tính khử của kim loại, nồng độ của axit và nhiệt độ của phản ứng Trong phản ứng này, axit là chất oxi hoá, số oxi hoá

của nguyên tố trung tâm đã giảm Ví dụ:

II DÃY THẾ ĐIỆN CỰC CHUẨN CỦA KIM LOẠI

1 Cặp oxi hoá - khử của kim loại

o t o t

kim loại kim loại

Trong phản ứng hoá học, cation kim loại có thể nhận electron để trở thành nguyên tử kim loại, ngược lại nguyên tử kim loại có thể nhường electron để trở thành cation kim loại

Ví dụ: Ag+ + 1e  Ag

Mn+ + ne  M

Chất oxi hoá Chất khử

Như vậy, dạng oxi hoá nhận electron chuyển thành dạng khử tương ứng

và ngược lại dạng khử nhường electron chuyển thành dạng oxi hoá tương ứng

Chất oxi hoá và chất khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hoá - khử Ở thí dụ trên ta có các cặp oxi hoá - khử sau:

Ag+/Ag; Cu2+/Cu; Mn+/M

2 Pin điện hoá

Nhúng thanh kẽm vào dung dịch CuSO4 sẽ xảy ra phản ứng:

Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu

Trong phản ứng trên, nguyên tử kẽm bị oxi hoá thành cation Zn2+ tan vào dung dịch, đồng thời cation Cu2+ bị khử thành đồng kim loại bám trên thanh kẽm

● Nhúng thanh kẽm vào cốc đựng dung dịch ZnSO41M

● Nhúng thanh đồng vào cốc đựng dung dịch CuSO41M

● Nhúng 2 đầu ống thuỷ tinh hình chữ U chứa dung dịch KNO3 đặc vào

2 cốc trên (gọi là cầu muối)

● Lấy dây dẫn nối thanh kẽm với thanh đồng qua một vôn kế Chiều quay của vôn kế cho biết có dòng điện một chiều đi từ thanh Cu (điện cực dương) đến thanh kẽm (điện cực âm)

Giải thích: Vôn kế cho biết U = 1,08V; đó là suất điện động của pin

Trong pin điện hoá đã xảy ra các quá trình sau:

- Ở điện cực âm, nguyên tử Zn nhường electron biến thành cation Zn2+nên thanh kẽm tan dần vào dung dịch

Zn  Zn2+ + 2e (quá trình oxi hoá Zn)

- Ở điện cực dương, cation Cu2+ nhận electron từ nguyên tử Zn chuyển sang biến thành nguyên tử Cu bám trên thanh đồng và nồng độ cation Cu2+trong dung dịch giảm

Cu2+ + 2e  Cu (quá trình khử Cu2+)

Vậy trong pin đã xảy ra phản ứng oxi hoá - khử:

Zn + Cu2+  Zn2+ + Cu

Trong cầu muối, các cation K+

di chuyển sang cốc đựng dung dịch CuSO4 và các anion NO3 di chuyển sang cốc đựng đungịch ZnSO4 làm cho các dung dịch muối luôn trung hoà điện

Trong pin, năng lượng của phản ứng hoá học chuyển thành điện năng Khi thay nửa bên trái của pin Zn – Cu bằng thanh sắt nhúng trong cốc đựng dung dịch FeSO4, ta có pin Fe - Cu hoặc khi thay nửa bên trái của pin

Zn - Cu bằng thanh bạc nhúng trong dung dịch AgNO3, chiều quay của kim vôn kế cho biết đồng là điện cực âm, bạc là điện cực dương và ta có pin Cu -

Ag

3 Thế điện cực chuẩn của kim loại

Để so sánh thế điện cực của các kim loại khác nhau, người ta xác định thế điện cực của các kim loại đó so với thế điện cực hiđro chuẩn

a) Thế điện cực hiđro chuẩn

Điện cực hiđro chuẩn gồm một bản platin hấp phụ khí H2 ở áp suất 1 atm nhúng ở trong dung dịch chứa ion H+ có nồng độ 1M Như vậy, điện cực hiđro chuẩn là cặp oxi hoá - khử H+/H2.

Người ta quy ước thế điện cực hiđro chuẩn của cặp oxi hoá - khử H+/H2

là 0,00 V và kí hiệu là Eo

H

H/ 2 = 0,00 V

b) Thế điện cực chuẩn của kim loại

Thế điện cực chuẩn của kim loại là thế ở điện cực kim loại nhúng trong dung dịch ion kim loại đó có nồng độ 1M

 Khi nối một điện cực gồm thanh Zn nhúng trong dung dịch chứa ion

Zn2+ 1M với điện cực hiđro chuẩn, kim vôn kế cho biết kẽm là điện cực âm, điện cực hiđro là điện cực dương và hiệu thế giữa hai điện cực đó là 0,76 V Trong pin điện hoá Zn - H2, kẽm nhường electron và electron này qua dây dẫn đến bản platin, ion H+ ở điện cực hiđro nhận electron từ bản platin biến thành nguyên tử H rồi 2 nguyên tử H kết hợp với nhau thành phân tử H2

Zn + 2H+  Zn2+ + H2

 Khi nối một điện cực Ag nhúng trong dung dịch chứa ion Ag+ 1M với điện cực hiđro chuẩn, kim vôn kế cho biết bạc là điện cực dương, điện cực hiđro là điện cực âm và hiệu thế giữa hai điện cực đó là -0,80 V

Trong pin điện hoá Ag - H2, hiđro nhường e, e này qua dây dẫn đến thanh bạc, cation Ag+ ở điện cực Ag nhận e để biến thành nguyên tử Ag Khi pin điện hoá hoạt động:

- Cực (-): H2  2H+ + 2e

- Cực (+): Ag+ + 1e  Ag

Phản ứng oxi hoá - khử trong pin điện hoá:

2Ag+ + H2  2Ag + 2H+

Hiệu điện thế của pin điện hoá luôn luôn là một số dương Người ta quy ước:

- Thế của điện cực âm đối với điện cực hiđro có giá trị âm

- Thế của điện cực dương đối với điện cực hiđro có giá trị dương

Trong pin điện hoá Zn - H2, hiđro là cực dương, kẽm là cực âm còn trong pin điện hoá Ag - H2 hiđro là cực âm, bạc là cực dương

Như vậy: Thế điện cực chuẩn của kẽm là -0,76 V

Thế điện cực chuẩn của Ag là + 0,80 V

C Điện cực Eo (V) Điện cực Eo (V)

a) Dãy thế điện cực chuẩn của kim loại

Dãy thế điện cực chuẩn của kim loại là dãy gồm những cặp oxi hoá - khử của kim loại được sắp xếp theo chiều tăng dần thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hoá - khử

Dãy thế điện cực chuẩn của một số kim loại:

Mg2+/Mg Al3+/Al Zn2+/Zn Fe2+/Fe Ni2+/Ni Sn2+/Sn Pb2+/Pb H+/H 2 Cu2+/Cu Ag+/Ag Au3+/Au

Eo = -2,37 - 1,66 - 0,76 - 0,44 - 0,23 - 0,14 - 0,13 - 0,00 + 0,34 + 0,80 + 1,50(V)

b) Ý nghĩa của dãy thế điện cực chuẩn của kim loại

Dựa vào dãy thế điện cực chuẩn của kim loại, ta có thể dự đoán khả năng phản ứng:

1 Phản ứng có thể tự xảy ra được khi hiệu thế điện cực chuẩn Eo>0

2 Eo càng dương (có trị số càng lớn) phản ứng xảy ra càng dễ dàng Cụ thể là:

- Kim loại có thế điện cực chuẩn nhỏ đẩy được kim loại có thế điện cực chuẩn lớn hơn ra khỏi dung dịch muối

- Kim loại có thế điện cực chuẩn càng âm thì có tính khử càng mạnh và ion của kim loại đó có tính oxi hoá càng yếu

- Kim loại có thế điện cực chuẩn càng dương có tính khử càng yếu và ion của kim loại đó có tính oxi hoá càng mạnh

- Kim loại có thế điện cực chuẩn càng âm càng dễ đẩy khí H2 ra khỏi axit

- Các kim loại có thế điện cực chuẩn dương không tác dụng với axit giải phóng H2

5 Suất điện động chuẩn của pin điện hoá

Suất điện động chuẩn của pin điện hoá bằng thế điện cực chuẩn của cực dương trừ đi thế điện cực chuẩn của cực âm Suất điện động của pin điện hoá luôn luôn là một số dương

Ví dụ:

+ Suất điện động chuẩn của pin điện hoá

) ( )

2 Các bộ phận chính của thiết bị điện phân

Thiết bị điện phân có 3 bộ phận chính:

- Bình chứa chất điện phân (chất điện phân có thể ở trạng thái nóng chảy hoặc tan trong nước)

- Hai điện cực thường làm bằng chất rắn dẫn điện

+ cực nối với cực âm (-) của nguồn điện gọi là catot

+ Cực nối với cực dương (+) của nguồn điện gọi là anot

- Nguồn điện: Đó là pin, ăcquy hay điện lưới đã cho đi qua máy chỉnh lưu để biến đổi thành dòng điện một chiều

3 Sự điện phân của các chất điện li

a) Điện phân nóng chảy

Ví dụ: Điện phân nóng chảy NaCl

- Ở catot (cực âm) xảy ra sự khử ion Na+:

Catot (-) NaCl Anot (+)

Phương trình điện phân: 2NaCl 2Na + Cl2

b) Điện phân dung dịch

 Điện cực trơ (graphit, platin)

Ví dụ: Điện phân dung dịch NiSO4

Catot (-) NiSO4 Anot (+)

 Điện cực tan (kim loại Ni, Cu, Ag, Au …)

Ví dụ: Điện phân dung dịch NiSO4 với anot là kim loại Ni

- Ở catot (cực âm) ion Ni2+ bị khử thành nguyên tử Ni bám trên bề mặt catot:

Ni2+(dd) + 2e  Ni (r)

- Ở anot (cực dương)các nguyên twr Ni bị oxi hoá thành ion Ni2+ đi vào

dung dịch: Ni (r)  Ni2+ (dd) + 2e

Trong sự điện phân này ta đã dùng anot tan

- Phương trình điện phân: Ni(r) + Ni2+(dd)  Ni2+ (dd) + Ni (r)

4 Định luật Faradday

Dựa vào công thức biểu diễn định luật Farađay, ta có thể xác định được

khối lượng chất thu được ở các điện cực m =

nF AIt

m - Khối lượng chất thu được ở điện cực (gam)

A - Khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực

I - Cường độ dòng điện (ampe)

t - Thời gian điện phân (giây)

n - Số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận

F - Hằng số Farađay (F = 965000)

Ví dụ: Tính khối lượng Na thu được ở catot khi điện phân NaCl nóng

chảy với dòng điện I = 5A trong 1 giờ

2NaCl 2Na + Cl2

mNa = 4 , 92 g

1 96500

3600 5 23



IV ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI

1 Nguyên tắc điều chế kim loại

Hầu hết các kim loại tồn tại trong tự nhiên ở dạng ion trong các hợp chất hoá học Muốn chuyển hoá những ion này thành kim loại phải khử chúng

Vậy, nguyên tắc của việc điều chế kim loại là khử ion dương kim loại

thành nguyên tử: Mn+ + ne  M

2 Phương pháp điều chế kim loại

a) Phương pháp nhiệt luyện

Dùng các chất khử như C, CO, H2 hoặc kim loại Al để khử ion kim loại trong oxit ở nhiệt cao

Ví dụ: Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2

Nếu là sunfua kim loại kiềm như Cu2S, ZnS, FeS2, … thì phải chuyển thành oxit kim loại Sau đó khử oxit kim loại bằng chất khử thích hợp

ZnO + C Zn + CO

Phương pháp nhiệt luyện được dùng rộng rãi trong công nghiệp để điều chế những kim loại có độ hạot động hoá học trung bình

b) Phương pháp thuỷ luyện

Dùng những dung môi thích hợp như dung dịch NaOH, H2SO4, NaCN,

… để hoà tan kim loại hoặc hợp chất của kim loại và tách ra khỏi phần không tan có trong quặng Sau đó, khử những ion kim loại này bằng kim loại có tính khử mạnh như Fe, Zn, …

Ví dụ: Để điều chế bạc, người ta nghiền nhỏ quặng bạc sunfua Ag2S rồi

xử lí bằng dung dịch natri xianua NaCN, lọc được dung dịch muối phức bạc:

c) Phương pháp điện phân

Dùng dòng điện một chiều để khử các ion kim loại, người ta có thể điều chế được hầu hết các kim loại

- Điều chế các kim loại có tính khử mạnh như Li, Na, K, Ca, Al, … bằng cách điện phân nóng chảy các hợp chất của chúng như oxit, hiđroxit, muối

Ví dụ: 4NaOH 4Na + O2 + 2H2O

- Điều chế các kim loại có tính khử trung bình hay yếu (kim loại đứng sau Al trong dãy điện hoá) bằng cách điện phân dung dịch muối của chúng:

Ví dụ: 2ZnSO4 + 2H2O 2Zn + O2 + 2H2SO4

V PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ KIM LOẠI

1 Dạng bài tập xác định tên kim loại

Phương pháp giải: Bài tập xác định tên kim loại thường được quy về

đpnc

đpdd

 Cấu hình electron của nguyên tử kim loại  Z  tên kim loại

 Tính trực tiếp khối lượng mol kim loại M tên kim loại

 Tìm khoảng xác định của M: a < M < b tên kim loại

 Lập hàm M = f (n), trong đó n = 1, 2, 3, 4 (hoá trị của kim loại)

giá trị M chấp nhận  tên kim loại

 Xác định tên kim loại kế tiếp trong một chu kì hoặc một nhóm thông qua giá trị M  tên hai kim loại

 Nếu không xác định được chính xác giá trị của M , có thể xác định khoảng biến thiên của M :

a < M < b tên 2 kim loại

Ví dụ1: Tổng số các hạt p, n, e trong một nguyên tử kim loại X là 34 X là

Ví dụ 2: X là hợp kim của hai kim loại gồm kim loại kiềm M và kiềm thổ R

Lấy 28,8 gam X hoà tan hoàn toàn vào nước, thu được 6,72 lít H2 (đktc) Đem 2,8 gam Li luyện thêm vào 28,8 gam X thì phần trăm khối lượng của Li trong hợp kim vừa mới luyện là 13,29% Kim loại kiềm thổ R trong hợp kim là

Suy luận:

 2 , 8.100% 8,86% 13,29%8

, 28

8 , 2

M là Li

đối chiếu bảng tuần hoàn

đối chiếu bảng tuần hoàn

1.Tính chất kim loại

2 Bảng tuần hoàn

1.Tính chất kim loại

2 Bảng tuần hoàn

2 , 0

29 , 13 8 , 28 8 , 2 100 7

8

,

2

3 , 0 5

,

0

, 28 7

R y x

x

y x

Ry

x

R là Ba

Ví dụ 3: Hoà tan hoàn toàn 15,15 gam hỗn hợp hai kim loại kiềm thuộc hai

chu kì liên tiếp trong bản tuần hoàn vào nước thu được dung dịch X Để trung hoà 1/2 dung dịch X cần dùng 2,25 lít dung dịch HCl + H2SO4 có pH = 1 Hai kim loại kiềm đó là

15 , 15

 Chỉ có kim loại kiềm, Ca, Ba mới tan trong nước ở nhiệt độ thường: 2Na + 2H2O  2NaOH + H2

b) Khi bài toán cho hỗn hợp gồm 2 kim loại kiềm hoặc kiềm thổ và Al

hoặc Zn tác dụng với nước thì:

 Nếu n Na = nOH  < nAl  Al chưa tan hết

 Nếu chưa biết nAl, nNa ban đầu thì ta cần xét hai trường hợp trên Rút ra trường hợp thoả mãn đề ra

c) Nếu bài toán cho hoà tan hỗn hợp gồm một kim loại kiềm A và một

kim loại B hoá trị n vào nước thì ta phải xét 2 trường hợp sau:

 B là kim loại tan trực tiếp vào nước (Ca, Ba)

2A + 2H2O  2A+ + 2OH + H2 

2B + 2nH2O  2Bn+ + 2nOH + nH2 

 B là kim loại có hiđroxit lưỡng tính, khi đó:

2A + 2H2O  2A+ + 2OH + H2

H2

d) Nếu bài toán cho nhiều kim loại tan trực tiếp vào nước tạo dung dịch

kiềm và sau đó lấy dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch hỗn hợp axit thì để đơn giản ta nên viết các phương trìnhphản ứng xảy ra dưới dạng ion thu gọn

Ví dụ1: Có hốn hợp X gồm chất rắn Mg, Al, Al2O3 Cho 9 gam hỗn hợp

X tác dụng với dung dịch NaOH dư, kết thúc phản ứng thu được 3,36 lít H2(đktc) Nếu cũng cho một lượng hỗn hợp như trên tan hoàn toàn trong dung dịch HCl dư sinh ra 7,84 lít H2 (đktc) Số gam Al2O3 trong hỗn hợp ban đầu là

A 0,15 gam B 2,55 gam C 2,85 gam D 1,5 gam

84 , 7

Hoà tan hoàn toàn phần 3 trong dung dịch HCl dư, thấy giải phóng ra V lít H2 (đktc) Giá trị của V là

48 , 4

84 , 7

= 0,35  y = 0,2 mol

56

) 27 2 , 0 1 , 0 23 ( 9 , 39 3

0,1 0,1

 VH2 = (0,05 + 0,3 + 0,1) 22,4 = 10,08 lít  đáp án C

Ví dụ 3: Hoà tan hoàn toàn 18,3 gam hỗn hợp 2 kim loại Na và M (hoá

trị n không đổi) trong nước thu được dung dịch X và 4,48 lít H2 (dktc) Để trung hoà 1/2 dung dịch X cần vừa hết 1 lít dung dịch HCl + H2SO4 có pH =1 Tên kim loại M là

Suy luận: nH2 =

4 , 22

48 , 4

= 0,2 mol; nH  = 1.0,1 = mol Nếu M có hiđroxit lưỡng tính

3 Dạng bài tập kim loại tác dụng với dung dịch axit:

Dạng 1: Bài tập về 1 kim loại + 1 axit

Loại bài tập này tương đối đơn giản, khi giải cần lưu ý:

 Viết đúng phương trình phản ứng: Chú ý axit có tính oxi hoá do H+ hay

do anion gốc axit, sản phẩm khử của axit gồm những khí nào, muối tạo ra ở mức oxi hoá thấp hay cao

 Nếu kim loại tác dụng với axit (ví dụ HNO3) tạo ra hỗn hợp hai khí thì nên viết hai phương trình phản ứng độc lập (mỗi phương trình phản ứng tạo một khí) Nếu cần ghép 2 phương trình phản ứng thì phải lưu ý đến tỉ lệ mol (thể tích) của các khí theo dữ kiện đề ra

 Nếu kim loại tan trong nước (kim loại kiềm, Ba, Ca, …) tác dụng với dung dịch axit, cần lưu ý:

- Axit dư  chỉ có phản ứng giữa kim loại và axit

- Axit thiếu  ngoài phản ứng giữa kim loại và axit (xảy ra trước) còn

có phản ứng kim loại dư tác dụng với nước của dung dịch

Ví dụ 1: Cho 1,35 gam bột Al tan hết vào 100 ml dung dịch HCl 2M, thu

được dung dịch X Dung dịch này tác dụng với dung dịch NaOH 2M được 2,34 gam Al(OH)3 Giá trị của V là

A 0,07 lít B 0,05 lít C 0,07 lít và 0,11 lít D 0,05 lít và 0,10 lít

Suy luận: nAl =

27

35 , 1

= 0,05 mol; nHCl = 0,2 mol; nAl(OH)3=

78

34 , 2 = 0,03 mol

Al + 3H+  Al3+ +

2

3

H2 (1) 0,05  0,15  0,05

 Vdd NaOH = 0 , 07

2

14 , 0

 lít Trường hợp 2: (4) xảy ra

0   đáp án C

Ví dụ 2: Cho 1,35 gam một kim loại M tan hết vào dung dịch H2SO4 đặc nóng, thu được 3,696 lít (đktc) hõn hợp hai khí SO2 và H2S, có khối lượng 10,11 gam (không có S trong dung dịch) Kim loại M là

Suy luận: nkhí = 0 , 165mol

4 , 22

696 , 3

15 , 0 11

, 10 34

64

165 , 0

y

x y

n

Quá trình khử

S6+ + 2e  S+4 2.0,15  0,15

S+6 + 8e  S-2 8.0,015  0,015 3

9 12

, 0 3 , 0 35

Dạng 2: Bài tập về hỗn hợp 2 kim loại + 1 axit

a) Khi giải cần lưu ý:

 Nếu axit là HCl, H2SO4 loãng, H3PO4, … thì tạo ra muối có số oxi hoá thấp và giải phóng H2 Các kim loại đứng sau H2 trong dãy điện hoá không phản ứng

 Nếu axit HNO3 hay H2SO4 đặc … thì phải biết kim loại nào tạo khí gì mới viết đúng phương trình phản ứng

 Kim loại nào có tính khử mạnh hơn sẽ ưu tiên phản ứng trước

b) Nếu bài toán yêu cầu tính khối lượng muối trong dung dịch, ta áp dụng

mmuối = m cationm anion

mmuối = mhh 2 kim loại + manion

c) Cách tính nhanh số mol anion tạo muối và số mol axit tham gia phản ứng trong phản ứng oxi - hoá khử

2 4

2 4

8 2

6 2

2 4

3

2 2

Ví dụ 1: Hoà tan hàon toàn 16,5 gam hỗn hợp Al và Fe trong dung dịch

H2SO4 loãng, thu được 13,44 lít H2 (đktc) Nếu hoà tan hết 11 gam hỗn hợp này trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng thì lượng khí SO2 (đktc) thoát ra bằng (giả sử SO2 là sản phẩm khử duy nhất)

A 11,2 lít B 10,08 lít C 7,56 lít D 15,12 lít

Suy luận: nH2 = 0 , 6mol

4 , 22

44 ,

3 , 0 6

, 0 5

, 1

5 , 16 56 27

y

x y

x

y x

Trong 11 gam hỗn hợp có chứa: nAl= mol n Fe mol

3

4 , 0 5 , 16

2 , 0 11

; 2 , 0 5 , 16

3 , 0

 VSO2 = (0,3 + 0,2).22,4 = 11,2 lít  đáp án A

Ví dụ 2: Hoà tan hết 10,2 gam hỗn hợp X gồm Al, Mg trong dung dịch

H2SO4 đặc, nóng Kết thúc phản ứng thu được 4,48 lít (đktc) hỗn hợp hai khí

H2S và SO2, có tỉ lệ thể tích 1; 1 Phần trăm khối lượng của Al trong X là

Suy luận: nSO2 = nH2S = 0,1 mol

Quá trình oxi hoá

S+6 + 2e  S+4 2.0,1  0,1

y x

y x

2 , 0 1

2 3

2 , 10 24 27

27 2 , 0

đáp án D

Ví dụ 3: Hoà tan hoàn toàn 40 gam hỗn hợp X gồm một số kim loại trong

dung dịch HNO3, kết thúc phản ứng thu được 0,15 mol NO2, 0,1 mol NO và 0,05 mol N2O và dung dịch X Biết không có phản ứng tạo muối NH4NO3 a) Khôía lượng muối thu được sau khi cô cạn dung dịch X là

A 92,7 gam B 83,4 gam C 71,0 gam D 52,7 gam b) Số mol HNO3 đã phản ứng là

A 0,3 mol B 0,4 mol C 1,2 mol D 1,7 mol

Suy luận:

a) nNO3 tạo muối = a n x n NO n NO n N O

2

2 3 8   



= 0,15 + 3.0,1 + 8.0,05 = 0,85 mol

 mmuối = 40 + 62.0,85 = 92,7 gam  đáp án A

b) nHNO3 phản ứng = 2nNO2 + 4nNO + 10nN2O = 2.0,15 + 4.0,1 + 10.0,05 = 1,2 mol  đáp án C

Dạng 3: Bài tập về một kim loại tác dụng với hỗn hợp 2 axit

(n là số oxi hoá thấp của kim loại M)

- Trường hợp 2: Hỗn hợp hai axit là

H

(H+ đóng vai trò môi trường, NO3 đóng vai trò chất oxi hoá)

Khi đó:

 Viết phương trình điện li của 2 axit  số mol H+ và số mol NO3

 Viết phương trình phân tử dạng ion

 Lập luận để xác định chất dư, chất phản ứng hết bằng cách so sánh các

tỉ số mol và hệ số tỉ lượng trong phương trình phản ứng của các chất tham gia,

tỉ số nào nhỏ nhất thì chất đó sẽ hết

Chú ý:

Có tính oxi hoá mạnh như HNO3

Bị Al, Zn khử đến NH3

Ví dụ: Hoà tan 1,12 gam Fe vào 200 ml dung dịch hỗn hợp HCL 0,2M và

H2SO4 0,1M, kết thúc phản ứng thu được V lít (đktc) khí H2 Giá trị của V là

A 0,224 B 0,448 C 0,560 D 0,672

NO

3

môi trường axit (H+)

môi trường bazơ (OH) môi trường trung tính (H 2 O)

Suy luận: nFe 0 , 02mol

56

12 , 1

, 0

04 , 0 0

02 , 0

 VH2 = 0,02.22,4 = 0,448 lít  đáp án B

Ví dụ 2: Hoà tan 9,6 gam Cu vào 180 ml dung dịch hỗn hợp HNO3 1M

và H2SO4 0,5, kết thúc phản ứng thu được V lít (đktc) khí NO duy nhất thoát

ra Giá trị của V là

Suy luận: nCu 0 , 15mol

64

6 , 9

, 0

09 , 0 0

36 , 0 015

, 0

135 , 0

Ví dụ 3: Cho 9,6 gam Cu vào 100ml dung dịch hai muối (NaNO3 1M và Ba(NO3)2 1M), không thấy hiện tượng gì, cho thêm vào 500ml dung dịch HCL 2M thấy thoát ra V lít (ở đktc) khí NO duy nhất Giá trị của V là

Suy luận: nCu 0 , 15 ; 2 0 , 5 1 1

64

6 , 9

mol n

n mol n

(1)(2)  n NO  0 , 1  0 , 2  0 , 3mol

3Phương trình phản ứng:

3Cu + 2NO3 + 8H+  3Cu2+ + 2NO  + 4H2O (3) bđ: 0,15 0,3 1

6 , 0

4 , 0 2

, 0

1 , 0 0

15 , 0

(3)  nNO = 0,1 mol  VNO = 0,1.22,4 = 2,24 lít  đáp án D

Ví dụ 4: Cho 24,3 gam bột Al vào 225 ml dung dịch hỗn hợp (NaNO3 1M + NaOH 3M) khuấy đều cho đến khi ngừng khí thoát ra thì dừng lại Thể tích khí thoát ra ở đktc là

A 10,8 lít B 15,12 lít C 2,52 lít D 20,16 lít

Suy luận: nAl 0 , 9 ; 0 , 225 ;

27

3 , 24

0 , 6 0 , 225

3 , 0

375 , 0 0

225 , 0 3

3 , 0

 Lưu ý trường hợp này rất khó viết các phươngtrình phản ứng, do đó nếu bài toán yêu cầu tính khối lượng muối thì áp dụng:

mmuối = mkl + manion tạo muối

 Dung dịch hai axit

4 2

4 3

4 2

4 3

, ,

HNO

SO H

SO H

PO H HCl

SO H

PO H HCl

Ví dụ 1: Cho 7,74 gam hỗn hợp X X gồm Mg và Al vào 500 ml dung

dịch Y chứa axit HCl 1M và H2SO4 0,5M, kết thúc phản ứng thu được 8,736 lít H2 (đktc) Phần trăm khối lượng của Mg trong hỗn hợp X là

A 37,21% B 62,79% C 32,71% D 67,29%

Suy luận: nH bđ = nHCl + 2nH2SO4 = 0,5.1 + 2.0,5.0,5 = 1 mol

nH  0 , 39moln H

4 , 22

là tác nhân oxi hoá

loãng, HNO3 là môi trường đặc NO và SO2 

4 đều là chất oxi hoá

12 , 0 39

, 0 5 , 1

74 , 7 27 24

y

x y

x

y x

 %Mg = 100 %  37 , 21 % 

74 , 7

24 12 , 0

đáp án A

Ví dụ 2: Hoà tan hết 25,4 gam hỗn hợp 4 kim loại A, B, C, D trong dung

dịch hỗn hợp 2 axit HNO3 đặc và H2SO4 đặc, nóng thấy thoát ra 0,15 mol NO

và 0,2 mol SO2 Cô cạn dung dịch sau phản ứng, khối lượng muối khan thu được là

A 42,7 gam B 72,5 gam C 53,9 gam D 48,3 gam

4 Dạng bài tập kim loại tác dụng với dung dịch muối

Dạng 1: Một kim loại phản ứng với dung dịch một ít muối

 Muối B phải tan trong nước

(3) Biện luận một số trường hợp

(4) Dựa vào sản phẩm để dự đoán các trường hợp

Nếu không biết số mol ban đầu của A hoặc Bn+ thì ta có thể dự đoán trường hợp dư A hay dư Bn+ dựa vào thành phần dung dịch hay chất rắn thu được sau phản ứng

Chẳng hạn: Fe + Cu2+  Fe2+ + Cu 

 Nếu sau phản ứng, dung dịch chứa 2 ion (Fe2+, Cu2+) thì còn dư Cu2+,

Fe đã hết

 Nếu chất rắn sau phản ứng gồm hai kim loại thì Fe dư và Cu2+ hết

 Nếu đungịch sau phản ứng chứa 1 ion Fe2+ thì Cu2+ đã hết, Fe vừa hết hoặc còn dư

Chú ý các kết luận trên chỉ đúng khi giả thiết phản ứng xảy ra hoàn toàn (H = 100%)

(5) Độ tăng giảm khối lượng của thanh kim loại

Khi nhúng một thanh kim loại A vào dung dịch muối Bn+, nếu toàn bộ lượng B bị đẩy ra bám hết vào thanh kim loại A thì sau khi lấy thanh kim loại

A ra cân lại, khối lượng của thanh có thể tăng hay giảm

 Nếu mB > mA tan  khối lượng của thanh A tăng

m = m  - m

 Nếu mB < mA tan  khối lượng của thanh A giảm

m = mA tan - mB 

Ví dụ 1: Nhúng một thanh kim loại M hoá trị II vào dung dịch Cu(NO3)2 Sau một thời gian lấy thanh M ra cần lại thấy khối lượng thanh tăng 0,1 gam Mặt khác, cũng nhúng thanh kim loại M như trên vào dung dịch AgNO3, sau phản ứng thấy khối lượng của thanh tăng 2 gam Biết rằng độ giảm số mol của AgNO3 gấp hai lần Cu(NO3)2, tên kim loại A là

1 216

4 64

Fe2+ + Ag+  Fe3+ + Ag (2) 0,05  0,05  0,05

(1)(2)  m = 108.0,25 = 27 gam  đáp án C

Dạng 2: Một kim loại phản ứng với dung dịch hai muối

 Giả sử cho kim loại A tác dụng với dung dịch chứa 2 muối (Cn+, Bm+)

Trước phản ứng Sau phản ứng Kim loại A dd muối Cn+ dd muối Bm+ dd muối chất rắn hết còn chưa phản ứng A+, Cn+ dư, Bm+ C

 Vậy nếu dung dịch sau phản ứng có chứa:

a) 3 ion kim loại (A+, Cn+, Bm+) thì kết luận chưa xong phản ứng (1):

Bm+ chưa phản ứng, A tan hết, Cn+ dư

b) 2 ion kim loại (Bm+, A+) thì kết luận đã xong phản ứng (1) và phản ứng (2) chưa xong: Cn+

 Khi biết khối lượng m của chất rắn E gồm các kim loại kết tủa hay còn dư + Giả sử vừa xong phản ứng (1), chưa xảy ra phản ứng (2)  A, Cn+ hết,