Sáng kiến kinh nghiệm SKKN về một số phương pháp tìm công thức hóa học của chất

Trong số đó, một dạng bài tập mà ta thường xuyên gặp trong cấu trúc đề thi học sinh giỏi là: “Xác định công thức hoá học của chất”.. Với những lý do trên, tôi thực hiện đề tài: Một số ph

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Cấu trúc đề thi học sinh giỏi chủ yếu là câu hỏi và bài tập nâng cao, nhằm chọn đúng đối tượng học sinh khá giỏi, các bài tập nâng cao có thể phát triển ở nhiều dạng Trong số đó, một dạng bài tập mà ta thường xuyên gặp trong cấu trúc đề thi học sinh giỏi là: “Xác định công thức hoá học của chất” Trong các đề thi HSG những năm gần đây thường có dạng bài tập này

Với những lý do trên, tôi thực hiện đề tài: Một số phương pháp giải bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng .

Mục tiêu của đề tài:

- Qua quá trình nghiên cứu đã giúp tôi hoàn thiện hơn về công tác giảng dạy,đặc biệt là bồi dưỡng học sinh giỏi.

-Đối với học sinh: Giúp các em biết cách phân chia đề ra từng dạng nhỏ và

định hướng được phương pháp giải loại bài tập “ Xác định Công thức hoá học

của chất”

II. CƠ SỞ Lí LUẬN

Trước tình hình chung hiện nay Việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất và đời sống ngày nay càng phát triển mạnh và mở rộng Do đó việc cải thiện các trang thiết bị, dụng cụ máy móc Việc đưa công nghệ tiên tiến vào mọi lĩnh vực nhằm phát triển kinh tế, bảo vệ an ninh quốc phòng là rất cần thiết

Để đạt được mục tiêu đó thì mỗi quốc gia phải định hướng đào tạo nhân tài từ trong trường học theo các chuyên ngành khác nhau Chuyên ngành hoá học là một trong những chuyên ngành có nhiều ứng dụng trong thực tiễn cuộc sống Nó phục vụ cho nhiều chuyên ngành khác phát triển Vì vậy một việc rất cần thiết

là ngay trong hệ thống trường học phổ thông nên hình thành và đào tạo khối mũi nhọn bộ môn hoá học

Xuất phát từ thực tế đó , kết hợp với yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học nâng cao kiến thức trọng tâm của các môn ở trường trung học phổ thông Số 2 thành phố Lào Cai Đòi hỏi người giáo viên phải không ngừng cải tiến nội dung ,pháương pháp giảng dạy cho phù hợp với đối tượng ,với yêu cầu của nghành , của phụ huynh , và học sinh cho nên ,tôi đã cố gắng tập hợp những nội dung lý thuyết và bài tập tiêu biểu cho từng chương ,từng bài ,từng chuyên đề , mở rộng

và khắc sâu những kiến thức cơ bản Để giúp các em học sinh nói chung , học sinh các lớp chọn nói riêng có thể nắm được phương pháp học và giải bài tập hóa học

II CƠ SỞ THỰC TIỄN

Là giáo viên công tác và giảng dạy ở một trường trong thành phố của tỉnh tôi xác định rõ mình phải đáp ứng được nhiệm vụ trọng tâm của trường là giúp học sinh có đủ kiến thức tối thiểu và cần thiết để có thể tham dự các kỳ thi đại học, cao đẳng

,thi học sinh giỏi với hiệu quả cao Mà một trong các khó khăn đó là các em học sinh chưa biết cách giải bài tập theo phương pháp chỉ quen làm thế nào để tìm ra đáp số ,

điều đó rất phiến diện ,thiếu hiệu quả , không đảm bảo chất lượng ,không phải là cách làm việc khoa học Do đó , với kinh nghiệm một số năm giảng dạy ở trường tôi

đã có định hướng tìm rút kinh nghiệm khi chọn lọc các phần lý thuyết và bài tập liên quan giúp học sinh giải quyết một trong các bế tắc trên ,đó là luyện cho học sinh biết cách viết phương trình phản ứng và biết cỏch khai thỏc đề bài , suy luận và logic cỏc vấn đề Đây là dạng bài tập khó luôn làm vướng mắc học sinh, bởi vậy để các em tháo gỡ được vướng mắc này, trong quá trình dạy bồi dưỡng tôi đã tìm hiểu, nghiên cứu đưa ra phương pháp giải, cách thức khai thác suy luận lô gíc để loại trừ các trường hợp và xác định được tên chất

Theo tôi, có thể phân chia dạng này thành hai dạng bài tập nhỏ như sau: 1- Xác định chất dựa vào thành phần định tính

2- Xác định chất dựa vào thành phần định lượng

ë đây tôi chỉ xin trình bày cụ thể dạng bài tập xác định chất dựa vào sự phân tích định lượng

IV. Phạm vi thực hiện:

Dùng cho học sinh lớp 10, 11, 12 tuỳ thuộc vào mức độ khó dễ của từng bài

Ôn luyện cho học sinh giỏi lớp 10,11,12

V. Thời gian thực hiện đề tài :

Lồng ghép trong các giờ bài tập, giờ ôn tập chương trong phạm vi cho phép thuộc chương trình hoá lớp 10( lớp 10 chọn)

Ôn luyện thi học sinh giỏi lớp 10 phổ thông

Tôi đã thực hiện đề tài trong năm học: 2010-2011

B Nội dung sáng kiến kinh nghiệm

I. Tình hình thực hiện.

Khi làm các bài tập, khi giải đề thi học sinh giỏi các em vẫn còn nhiều vướng mắc Đặc biệt là khi gặp bài tập dạng xác định chất dựa vào sự phân tích thành phần

định lượng Cụ thể khảo sát về chất lượng làm bài dạng này khi chưa áp dụng đề tài này vào giảng dạy như sau:

ii. Nguyên nhân :

Một số nguyên nhân cơ bản là:

-Đây là dạng bài tập khó không có cách giải mẫu mực

-Khả năng tư duy suy luận lô gíc của học sinh còn chưa cao, có thói quen suy nghĩ theo lối mòn hay cứ chờ đợi vào sự gợi ý của giáo viên

-Việc nắm kiến thức cơ bản của học sinh còn chưa chắc chắn

-Kỹ năng giải bài tập dạng này chưa cao

-Đây là dạng bài tập ít thấy trong quá trình học ở SGK nên đều mới với giáo viên và HS.

III. Giải pháp khắc phục:

Kỹ năng được hình thành là do rèn luyện, vậy rèn luyện học sinh ở dạng bài tập này là như thế nào? Theo tôi nên phân chia nhỏ dạng để học sinh dễ tiếp cận nắmđược cách giải cụ thể

Dạng này tôi chia làm hai dạng nhỏ như sau:

- Dựa vào thành phần định lượng để xác định các chất trên chuỗi phản ứng chữcái

- Phân tích định lượng, dựa vào phản ứng hóa học để xác định một (hoặc và chất trong hỗn hợp)

ë mỗi dạng đều giới thiệu những bước cơ bản để học sinh định hướng giải

* Yêu cầu:

+ Nắm vững tính chất lý hoá của các chất đã học

+ Nắm chắc cách giải bài tập cơ bản

+ Chịu khó tư duy lôgíc - sáng tạo khi giải Vận dụng linh hoạt nhiều phươngpháp

IV. Một số dạng bài tập

1- Dạng 1:Dạng bài tập dựa vào thành phần định lượng để xác định các chất trên chuỗi phản ứng biểu diễn bằng các chữ cái.

Cách giải :

- Dựa vào dữ kiện đề cho, ( đặc biệt lưu ý đến tỉ lệ về lượng) để lập ra sơ

đồ mối quan hệ giữa các chất, tính toán định lượng liên quan

- Phân chia trường hợp ( kết hợp với phân tích định tính) để loại trừ các

hợp chất có liên quan, tìm ra tên các chất

- Viết phương trình biểu diễn mối quan hệ các chất

B

à i tập 1 : Khi nung nóng một lượng chất rắn A tạo ra 0,6 g chất rắn B và khí

C Sản phẩm B của sự phân huỷ được mang hoà tan hoàn toàn vào nước tạo ra dung dịch chứa 0,96g chất G Sản phẩm khí C cho đi qua dung dịch chất D

dư tạo ra 2,76g chất E Khi cho tương tác dung dịch nước của chất này với chất

G tạo ra chất A và D Hãy cho biết các chất A, B, C, D, G, E là những chất nào.Viết phương trình phản ứng tương ứng

H

ư ớng dẫn: (ở đây tôi không giải cụ thể mà chỉ hướng dẫn học sinh tìm tòi lời

giải)

- Giáo viên hướng dẫn cho học sinh phân tích đề, ví dụ: Nhiệt phân chất

A đ B ( rắn) + C ( khí), thì A thuộc loại hợp chất nào? (A phải là muối bị

phân huỷ)

Hơn nữa B + H

2O đ d

2

G, suy ra (B là oxit bazơ và C là một oxit axit)

B là oxit của nhóm kim loại nào ? ( B phải là oxit của kim loại kiềm hoặc kiềm thổ, vì các bazơ khác không tan), d2 G thuộc loại hợp chất nào? (kiềm)

0,96g d2 chất G 2,76 g d2 chất E

(kiềm)

-Vì B có 2 khả năng nên phân chia trường hợp

* Trường hợp 1: B là oxit của kim loại kiềm

+ Ký hiệu B là: M

2O+ Viết phương trình: ( M

+ Suy nghĩ gì về lượng của B và G? (tìm được lượng nước)

+ lập tỷ lệ số mol theo lượng nước ? (theo phản ứng (*))

n H2

= 30 đ

M = 7 ị Liti

* Trường hợp 2: B là oxit của kiềm thổ Ký hiệu: MO

-Thực hiện tương tự trường hợp 1 đ M = 14 (loại)

Vậy A là muối của Li, nhưng A thoã mãn những muối nào?

2 có n = 0,02 mol

2

2

Gọi M là nguyên tố kim loại trong dung dịch D, có hoá trị n

2

à i tập 2 : Ba nguyên tố A, B, X thuộc cùng 1 nhóm các nguyên tố của

hệ thống tuần hoàn, tổng số thứ tự của 2 nguyên tố đầu và cuối trong bảng hệ thống tuần hoàn là 76 Muối của axit Nitric được tạo thành từ các nguyên tố đó, thường sử dụng để nhuộm màu lửa của pháo bông, pháo hoa thành màu đỏ và dung dịch của nó có môi trường trung tính Xác định các nguyên tố A,B, X và vị trí của nó trong bảng hệ thống tuần hoàn

A,B,X phải thuộc loại nào?

B, X phải là những kim loại mạnh suy ra

A, B, X chỉ có thể là kim loại kiềm hoặc kim loại kiềm thổ - vì các nhóm còn lại không có đủ 3 kim loại

đều mạnh

+ STT (A) + STT(X) = 76suy ra STT của các kim loại < 76+ Màu lửa đỏ để nhuộm pháo bông là Stronti(Sr) = 38

+ trong nhóm II A chỉ có ( Ca) và (Ba) thoả mãn vì có STT ( 20 + 56 = 76) Vậy

A là Ca, B là Sr, X là Ba

2- Dạng 2: Dạng bài tập xác định công thức phân tử của một chất dựa vào sự phân tích định lượng.

Cách giải:

- B1: Lập công thức tổng quát dạng AxBB

yCz

- B2: Dựa vào các dữ kiện ( chủ yếu đến các thành phần định tính của đề,

biện luận để xác định dạng của hợp chất cần tìm.)

- B3: Dựa vào thành phần định lượng, biện luận, chia trường hợp để loại trừ

các hợp chất có liên quan

- B4: Dựa vào tỷ lệ về lượng để lập ra công thức cần tìm

* Chú ý: Trên đây chỉ là 4 bước cơ bản được đúc rút từ kinh nghiệm thực tế khi giải đề thi , trong khi làm cần phải linh hoạt để khai thác các dữ kiện và kết hợp nhiều phương pháp mang tính sáng tạo để giải

điều chế được 400 g dung dịch HCl 7,3% Khối lượng tổng của clorua tạo thành là 38,4g Xác định công thức của hợp chất đầu Nếu biết một trong các nguyên tố có phần khối lượng trong hợp chất là 42,6%, còn trong clorua của nguyên tố đó 39,3%.

Khối lượng của nguyên tố A và B là 10,8 - 0,8 = 10(g)

Giả sử trong hợp chất đâù nguyên tố A chiếm 42,6 % ta có:

Trong đó 26,7 g muối có 5,4 g nguyên tố B

Al = 27

= 0,2 (mol)

Ta có: x : y : z = 0,2 : 0,2 : 0,8 = 1 : 1 : 4

Vậy Công thức hợp chất là: NaAlH

4 Các giá trị khác của m không thoã mãn

B

à i tập 4 : Dùng 1,568 l H

2 phản ứng đủ với 4 g hỗn hợp hai oxit thu được m gam hai kim loại A hoá trị II và B Cho m gam A và B ở trên vào dung dịch HCl dư tạo ra 0,896l H

2 và còn 0,64g kim loại A Cho A phản ứng hết với H

2SO4 đặc nóng thu được 0,224 lít SO2 .Các thể tích khí đo ở đktc

BB M

=

3,2 y

4 17,431%.

a.Xác định kim loại M?

b Đun nhẹ 104,64 gam dd muối tạo thành ở trên để làm bay hơi nước, thu

được 33,36 gam tinh thể hiđrat Xác định công thức của tinh thể muối hiđrat này?

4 tạo ra= nCO2= 1mol

Vì giả thiết lượng dd H

2SO4 dùng vừa đủ, tính được mdd H2SO4 12,25% đã dùng =98: 0,625= 800 gam

Như vậy dd sau phản ứng chính là dd MSO

4( C%= 17,431%)

M + 96

Dựa vào CT: C% MSO

Giải (2) tìm được M=56 Vậy M chính là Fe.

b.Khối lượng dd sau phản ứng = 56+ 860-44= 872 gam, chứa 1mol FeSO

4 Do đó trong 104,64 gam dd sau phản ứng chứa nMSO

4= 0,12 mol.

Khối lượng tinh thể muối hiđrat= 33,36g= mFeSO

4+ mH2OmH

2O=15,12gam( 0,84 mol)

Đặt công thức muối FeSO

4 nH2O, dễ dàng tính được n= 0,84: 0,12= 7 CT muối cần tìm là: FeSO

4.7H2ONgoài 2 dạng chính mà tôi đã trình bày ở trên, trong quá trình học các em còn làm quen với một số dạng khác về lập công thức hoá học của một chất dựa theo thành phần định lượng đó là

3- Dạng 3: Xác định công thức của 1 chất dựa vào kết quả phân tích định

lượng (Biết thành phần % của các nguyên tố).

Một hợp chất vô cơ A x BB

y C z có chứa về khôí lượng A lỡ a% ; % khôí lượng

B lỡ b%; % khôí lượng C lỡ % khôí lượng lỡ C% Ta có tỷ lệ về số mol các nguyên

Trong đó a, b, c lỡ thỡnh phần % khôí lượng các nguyên tố trong hợp chất.

M A , M B ,B M c lỡ khôí lượng mol nguyên tử các nguyên tố.

Với các hợp chất vô cơ tỷ lệ tối giản giữa x, y, z thường cũng lỡ giá trị các chỉ số cần tìm.

à i tập 6: Phân tích một hợp chất vô cơ A có thành phần % theo khôí lượng của

đồng là 40%; lưu huỳnh 20% và oxy là 40%

Xác định công thức hoá học của A

Ta có tỷ lệ số mol các nguyên tố Cu; S; 0 là

: %S : %0 = 40 :

20 : 40

20 Xác định công thức A

Giải

Hợp chất A có nguyên tố là S và H (vì khi đốt tạo ra S0

2 và H20 ) và có thể có oxy Theo đề ta có khôí lượng nguyên tố S và H là

Tổng khôí lượng 2 nguyên tố S và H là : 12,8 + 0,8 = 13,6 (g)= m

AVậy A không có ô xy Gọi công thức S

x Hy ta có x : y = 0,4 : 0,8 = 1: 2 Công thức đơn giản nhất của A là SH

Lượng dung dịch muối tạo thành = a (M+ 16 )+ 980 a Nồng độ muối :

M = 24,36(Magie) 11,

8

100

đ 100(M + 96) = 11,8(M + 996)

Có thể chọn a=1 cho đơn giản

B

à i tập 11 : Hỗn hợp A gồm CuO và một oxit của Fe Cho 5,52 gam hhA phản

ứng với CO dư thu được khí B và chất rắn C Cho toàn bộ khí B vào 200 ml dd KOH 0,6M được 9,52 gam hỗn hợp muối Hòa tan toàn bộ lượng chất rắn C vào

dd HCl dư thu được 672 ml khí H

3 , b=n K2CO3 Lập hệ pt: 100a + 138b= 9,52(3)

2 = 0,08 molTrong khi đó chất rắn C hòa tan vào HCl dư chỉ thu được nH

2 = 0,03 chứng tỏ chỉ có 0,03 mol Fe( đây chính là lượng Fe chứa trong oxit sắt tạo thành)

Muốn tìm được lượng oxi chứa trong oxit sắt này ta cần tìm qua một số bước như tìm m(Fe,Cu) mCu mCuO mFe

à i tập 12 :A là một kim loại hoá trị II Nếu cho 2,4 g A tác dụng với 100ml

dung dịch HCl 1,5 M thấy sau phản ứng vẫn còn 1 phần A chưa tan hết Cũng 2,4 A nếu tác dụng với 125ml dung dịch HCl 2M thấy sau phản ứng vẫn còn dư axít Xác

định kim loại A

à i tập 14: X là hỗn hợp của 3 chất gồm kim loại R, oxit và muối sunfat của

nó( R có hóa tri 2 không đổi trong các hợp chất) Chia 29,6g X thành 2 phần bằng nhau

Phần 1: đem hòa tan trong dd H

2SO4 loãng, dư được ddA , khí B Lượng khí B này vừa đủ để khử hết 16g CuO Sau đó cho ddA tác dụng với dd KOH dư đến khi

phản ứng kết thúc thu được kết tủa C Nung C đến khối lượng không đổi thu được 14g chất rắn.

Phần 2: Cho tác dụng với 200ml dd CuSO

4 1,5M Sau khi phản ứng kết thúc tách bỏ chất rắn, cô cạn phần dd thì thu được 46g muối khan

a Viết các PTPƯ xảy ra?

-Để giải bài toán dạng này ta có thể dùng một trong ba cách sau:

Cách 1 : Công thức phân tử của hợp chất A có dạng C

C%

Suy ra x, y, z

Cách 2: Tính

Dựa vào dữ kiện bài toán đưa về số mol lập tỷ lệ tương đương suy ra x, y, z.

%O = 100 - (60 + 13,33) = 26,67%

Lập tỷ lệ : 12x

=60

y

=13,33

z

26,27

= 60100

Cách 2: Các em tự làm tương tự

Cách 3: Dựa vào phương trình phản ứng cháy tổng quát Công thức hợp chất hửu

1

=0,075

x

0,225

y

⎜

Vậy công thức của A là C

3H80Nhưng thực tế với dạng bài tập trên tôi hướng dẫn các em có một phương pháp ngắn gọn, dễ hiểu đó là tìm CTPT thông qua tìm CTĐGN( Công thức đơn giản nhất)

Nội dung phương pháp như sau:

CTPT của một hợp chất hữu cơ A là C

xHyOzNt x:y:z:t = nC: nH : nO : nNTính tỷ lệ x: y: z : t = a:b: c:d (a, b, c, d : nguyên, dương và đơn giản nhất) Dựa vào giả thiết cho, tính M

2O Dẫn B lần lượt qua bình 1 chứa 72,8 gam dd H2SO4 98% và bình 2 chứa

800 ml dd

NaOH 0,625M Người ta thấy ở bình 1 tạo thành dd H

2SO4 89,18%, ở bình 2 tạo

thành dd chứa 35,8gam muối Cho biết các thể tích khí đo ở đktc Hãy xác định CTPT của A?

Giải

Ơ bài tập này mức độ đã đựơc nâng cao rõ rệt Lượng CO

2 và H2O không cho sẵn, học sinh phải dựa vào giả thiết để tính

a+ 2b= 0,5 (4)

Giải hệ 3,4 tìm được a= 0,3, b=0,1( thỏa mãn) Vậy tính được nCO

2= 0,4 molCũng từ đó các em có thể tính được mA= mCO

2+ mH2O – mO2 = 5,6 (g)