Các dạng bài tập hóa THCS

Các dạng bài tập hóa THCS tham khảo

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Công thức cấu tạo : CTCT

Trong chương trình ở THCS nội dung môn Hóa học bao gồm các phần về chất – nguyên

tử - phân tử; phản ứng hóa học; mol và tính toán hóa học; oxi – không khí; hiđro – nước; dung dịch (lớp 8) Các loại hợp chất vô cơ; kim loại; phi kim – sơ lược về bảng tuần hoàn các nguyên

tố hóa học; hiđrocacbon – nhiên liệu; dẫn xuất của hiđrocacbon – polime (lớp 9) Trong các nội dung trên tôi muốn đi sâu về phần kim loại, cụ thể là các dạng bài tập có liên quan đến phần này với mục đích tìm hiểu và xây dựng thành hệ thống các dạng bài tập nâng cao chuyên đề về kim loại ở THCS Các dạng bài tập về kim loại rất hay và phong phú, nhưng nếu chỉ làm các bài tập

ở trong sách giáo khoa và sách bài tập thôi thì ta sẽ không khai thác hết được các dạng bài tập và

cái hay của nó, chính vì vậy tôi muốn chọn đề tài: “Tuyển chọn hệ thống bài tập vô cơ chuyên

đề kim loại ở THCS”.

II Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu

II.1 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu để xây dựng thành hệ thống các bài tập nâng cao về kim loại trong chương trình Hóa học của THCS theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo và rèn luyện những khả

năng tiếp cận với các bài tập nâng cao từ đó hình thành kĩ năng tính toán khi giải các bài tập không chỉ ở THCS mà còn phục vụ cho quá trình học sau này với cấp độ cao hơn.

II.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu các nội dung tính chất của kim loại trên cơ sở đó để tìm hiểu các dạng bài tập có liên quan đến những tính chất đó

- Đưa ra các dạng bài tập cơ bản và nâng cao nhưng trọng tâm là các dạng bài tập nâng cao về phần kim loại nằm trong chương trình Hóa học ở THCS

- Sưu tầm, tìm kiếm các dạng bài tập khó để xây dựng thành hệ thống bài tập nâng cao

- Tổng hợp và sưu tầm các phương pháp giải chi tiết và cụ thể

III Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

III.1 Đối tượng nghiên cứu

Các dạng bài tập nâng cao về kim loại trong chương trình Hóa học THCS

III.2 Phương pháp nghiên cứu

- Sưu tầm các bài tập nâng cao về kim loại

- Phân loại thành các dạng khác nhau, sau đó nêu ra các bài tập có hướng dẫn giải cụ thể

PHẦN II NỘI DUNG

Chương 1 Cơ sở và tổng quan

I Vị trí các bài tập kim loại trong chương trình SGK Hóa học của THCS.

- Chương 1: Các loại hợp chất vô cơ

- Chương 2: Kim loại

II Các dạng bài tập cơ bản

1 Dạng bài tập định tính có tính thực tế

2 Bài tập lập công thức của một chất vô cơ và xác định nguyên tố kim loại

3 Bài toán tính theo công thức hóa học

4 Bài toán tính theo phương trình hóa học

Chương 2 Nội dung nghiên cứu

Xây dựng hệ thống bài tập nâng cao trong chương trình Hóa học của THCS.

1 Bài tập lý thuyết

2

- Giải thích hiện tượng và viết phương trình hóa học

- Điều chế kim loại

- Phân biệt và nhận biết kim loại

- Tinh chế và tách hỗn hợp thành chất nguyên chất

2 Bài tập tính toán

- Bài toán xác định tên kim loại và công thức các hợp chất của chúng

- Bài toán hỗn hợp

- Bài toán về lượng chất dư

- Bài toán tăng giảm khối lượng

- Bài toán biện luận

A BÀI TẬP LÝ THUYẾT

I Giải thích hiện tượng và viết PTHH

Dạng bài này yêu cầu người học sinh phải nắm rõ tính chất của các kim loại và có kĩ năng thành thạo trong việc nhận biết hiện tượng của phản ứng hóa học từ đó giải thích và viết PTHH

Ví dụ : Hòa tan Fe bằng HCl và sục khí Cl2 đi qua hoặc cho KOH vào dung dịch và để lâu ngoài không khí Giải thích hiện tượng và viết PTHH

Hướng dẫn giải

Khi cho Fe tác dụng với HCl thấy có khí thoát ra :

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑

2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3 dung dịch chuyển màu vàng

FeCl2 + 2KOH → Fe(OH)2↓ + 2KCl có kết tủa trắng xanh

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 kết tủa chuyển màu nâu đỏ

 Bài tập vận dụng

Bài 1 Dung dịch M có chứa CuSO4 và FeSO4

a Cho Al vào dung dịch M, sau phản ứng có dung dịch N chứa 3 muối tan

b Cho Al vào dung dịch M, sau phản ứng có dung dịch N chứa 2 muối tan

c Cho Al vào dung dịch M, sau phản ứng có dung dịch N chứa 1 muối tan

Giải thích mỗi trường hợp bằng phương trình phản ứng

II Điều chế kim loại và hợp chất của chúng

Thực chất đây là kiểu bài tập thực hiện quá trình biến hóa nhưng chỉ cho biết chất đầu và chất cuối Học sinh phải suy nghĩ và lựa chọn con đường đúng nhất và ngắn nhất để thực hiện (vì chất được điều chế được phải tinh khiết và về nguyên tắc nếu đi bằng con đường dài hơn nhưng

không sai thì vẫn giải quyết được yêu cầu của đề bài nhưng sẽ mất nhiều thời gian để viết phương trình đã dùng đến một cách không cần thiết).

1 Sơ đồ phản ứng:

Dạng bài này thường bao gồm một chuỗi phản ứng hóa học yêu cầu phải nắm được tính chất hóa học của từng chất trong chuỗi phản ứng và viết PTHH để hoàn thành chuỗi phản ứng đó

Ví dụ: Viết phương trình phản ứng hoàn thành sơ đồ sau:

FeCl2 → FeSO4 → Fe(NO3)2 → Fe(OH)2

Fe ↓↑ ↓↑ ↑↓ ↓ Fe2O3

FeCl3 → Fe2(SO4)3 → Fe(NO3)3 → Fe(OH)3

Hướng dẫn giải

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

FeCl2 + Ag2SO4 → FeSO4 + 2AgCl↓

FeSO4 + Ba(NO3)2 → Fe(NO3)2 + BaSO4↓

Fe(NO3)2 + 2KOH → Fe(OH)2 + 2KNO3

tº

Fe(OH)2 + O2 → Fe2O3 + H2O

2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3

2FeCl3 + 3Ag2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6AgCl↓

Fe2(SO4)3 + 3Ba(NO3)2 → 2Fe(NO3)3 + 3BaSO4↓

Fe(NO3)3 + 3KOH → Fe(OH)3 + 3KNO3

4Fe(NO3)2 + O2 + 4HNO3 → 4Fe(NO3)3 + 2H2O

2Fe(NO3)3 + Cu → 2Fe(NO3)2 + Cu(NO3)2

4Fe(OH)2(trắng xanh) + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3(nâu đỏ)

4

Fe2(SO4)3 + 3Ba(NO3)2 → 2Fe(NO3)3 + 3BaSO4↓

2AlCl3 + 3Ag2SO4 → Al2(SO4)3 + 6 AgCl↓

Al2O3 + 6KHSO4 → Al2(SO4)3 + 3K2SO4 + 3H2O

KHCO3 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + KOH + H2O

Điện phân có vách ngăn:

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2↑ + Cl2↑

Ca(HCO3)2 +K2CO3 → CaCO3↓ + 2KHCO3

3 Điều chế một chất từ nhiều chất bằng nhiều cách:

Dạng này ta phải sử dụng nhiều cách khác nhau để điều chế ra một chất Để làm được dạng này thì học sinh cũng cần phải nắm rõ tính chất không chỉ riêng về kim loại mà còn các hợp chất khác liên quan đến và đòi hỏi chất điều chế được phải tinh khiết

+ Oxit kim loại + H2O

+ Điện phân dung dịch muối clorua (có vách ngăn)

+ Muối + kiềm

+ Thủy phân muối

+ Muối + axit

• AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaOH

b FeS2 → Fe2O3 → Fe2(SO4)3 → FeCl3 → Fe(OH)3

Bài 2 Hoàn thành sơ đồ phản ứng dưới đây.

Al2O3 → Al2(SO4)3 NaAlO2

Al ↓ ↓ Al(OH)3 ↑

AlCl3 → Al(NO3)3 Al2O3

6

III Phân biệt và nhận biết các chất

1 Lý thuyết cơ bản về thuốc thử hóa học lớp 9 của THCS

(áp dụng để nhận biết và phân biệt kim loại)

↓ đỏ nâu

2Fe(trắng xám) + 3Cl2(vàng lục) → 2FeCl3(nâu đỏ)

Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2↓ (trắng xanh)

Fe(OH)2 + O2 + H2O → Fe(OH)3↓ (nâu đỏ)

↓ xanh sau

đó tanTan, dd xanh

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + NO2 ↑+ 2H2O

Cu2+ + NH3 + H2O → Cu(OH)2 + NH4+

Cu(OH)2 + NH3 → [Cu(NH3)4](OH)2

(đỏ) Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag↓

Ag + 2HNO3 → AgNO3 + NO2↑+ H2OAgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3

Ag+ + S2- → Ag2S↓

Ag+ + OH- → AgOH2AgOH → Ag2O↓ + H2O

Thuốc thử để phân biệt là: dd BaCl2, dd NaOH Cách làm như sau:

- Cho dd BaCl2 vào 8 dung dịch sẽ thấy ở 4 dung dịch có kết tủa là: Na2SO4, MgSO4, FeSO4, CuSO4 (nhóm A) còn 4 dung dịch không có hiện tượng gì là: NaNO3, Mg(NO3)2,

Fe(NO3)2, Cu(NO3)2 (nhóm B)

8

- Trong mỗi nhóm A, B đều dùng dd NaOH để thử:

Nhận ra Na2SO4 và NaNO3 không có hiện tượng gì

Nhận ra CuSO4 và Cu(NO3)2 tạo kết tủa màu xanh:

CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + Na2SO4

Xanh

Nhận ra MgSO4 và Mg(NO3)2 tạo kết tủa màu trắng:

Mg(NO3)2 + 2NaOH → Mg(OH)2↓ + 2NaNO3

Trắng

Nhận ra FeSO4 và Fe(NO3)2 tạo kết tủa màu trắng hơi xanh, sau đó một lúc kết tủa sẽ chuyển thành màu nâu đỏ

FeSO4 + 2NaOH → Fe(OH)2↓ + Na2SO4

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3↓ nâu đỏ

• Nhận biết chỉ bằng thuốc thử qui định

Đây là dạng bài tập đề bài đã cho sẵn một loại thuốc thử nhất định và yêu cầu chỉ dùng thuốc thử này để nhận biết một loạt các chất mà đề bài yêu đã cho

Ví dụ: Nhận biết các chất trong mỗi cặp dưới đây chỉ bằng dung dịch HCl

a 4 dung dịch : MgSO4, NaOH, BaCl2, NaCl

b 4 chất rắn : NaCl, Na2CO3, BaCO3, BaSO4

Hướng dẫn giải

a Xét khả năng phản ứng của 4 chất, nhận được chỉ có MgSO4 tạo được kết tủa với 2 dung dịch khác:

MgSO4 + 2NaOH → Mg(OH)2↓ + Na2SO4

MgSO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + MgCl2

Suy ra dung dịch còn lại không kết tủa là NaCl

- Dùng axit HCl hòa tan 2 kết tủa thấy kết tủa không tan là BaSO4 → nhận được BaCl2, kết tủa tan là Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O thì nhận được NaOH

b Hòa tan 4 chất rắn bằng dung dịch HCl nhận được BaSO4 không tan, NaCl tan mà không

Còn lại là BaCO3.

• Không dùng thuốc thử khác, chỉ dùng chất của đầu bài để phân biệt các chất đã cho Bài tập này sử dụng phương pháp sau:

- Dựa vào màu sắc của các dung dịch

- Các phản ứng hóa học đặc trưng của các hóa chất cần nhận biết

- Lập bảng để nhận biết

Ví dụ: Có 5 lọ mất nhãn, mỗi lọ đựng một trong các dung dịch sau đây: NaHSO4, KHCO3,

Na2SO3, Mg(HCO3)2, Ba(HCO3)2 Trình bày cách nhận biết từng dung dịch chỉ được dùng thêm cách đun nóng

2NaHSO4 + Mg(HCO3)2 → Na2SO4 + MgSO4 + 2CO2↑ + 2H2O

2NaHSO4 + Ba(HCO3)2 → Na2SO4 + BaSO4↓ + 2CO2↑ + 2H2O

Như vậy chất trong dung dịch lọ nào vừa cho kết tủa vừa có khí bay lên lọ đó đựng Ba(HCO3)2, lọ kia là Mg(HCO3)2

- Lấy vài giọt Ba(HCO3)2 đã biết nhỏ vào hai ống nghiệm chứa các chất còn lại, ống nghiệm nào cho kết tủa là Na2SO3

Na2SO3 + Ba(HCO3)2 → BaSO3↓ + 2NaHCO3

Ống nghiệm còn lại chứa dung dịch KHCO3

 Bài tập vận dụng

10

Bài 1 Hãy nhận biết chỉ bằng 2 hóa chất đơn giản tự chọn:

a 9 chất rắn : Ag2O, BaO, MgO, MnO2, Al2O3, FeO, Fe2O3, CaCO3, CuO

b 6 chất bột: Mg(OH)2, Zn(OH)2, Fe(OH)3, BaCl2, sôđa, xút ăn da

c 3 dung dịch: NaCl, HCl, NaNO3, chỉ bằng 2 kim loại

d 4 chất bột : Na2CO3, NaCl, BaCO3, BaSO4 chỉ bằng CO2, H2O

Bài 2 Có 8 dung dịch chứa: NaNO3, Mg(NO3)2, Fe(NO3)2, Cu(NO3)2, Na2SO4, MgSO4, FeSO4, CuSO4 Hãy nêu các thuốc thử và trình bày phương án phân biệt 8 dung dịch nói trên

IV Tinh chế và tách hỗn hợp thành chất nguyên chất

Ta có phản ứng khử như sau: CuO + H2 → Cu + H2O; Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O

Còn lại MgO không bị khử Sau đó ta cho các chất thu được tác dụng với axit HCl thì Cu không phản ứng và bị oxi hóa ở ngoài không khí tạo thành CuO:

2Cu + O2 → 2CuO Ta tách được CuO ra khỏi hỗn hợp

MgO + 2HCl → MgCl2 + H2 ; Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Hai muối thu được là MgCl2 và FeCl2 ta cho điện phân dung dịch thì FeCl2 bị điện phân tạo thành

Fe, sau đó Fe bị oxi hóa thành Fe2O3 ta tách được Fe2O3

Muối MgCl2 không bị điện phân dung dịch thì ta điện phân nóng chảy tạo thành Mg, sau đó đốt nóng thì Mg bốc cháy trong không khí tạo ra MgO:

Bài 2 Một hỗn hợp gồm Al, Fe, Cu và Ag Bằng phương pháp hóa học hãy tách rời hoàn

toàn các kim loại ra khỏi hỗn hợp trên

B BÀI TẬP TÍNH TOÁN

I Giới thiệu một số phương pháp giải

Phương pháp 1 Áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên tố.

- Nguyên tắc: Trong các phản ứng hóa học, nguyên tố và khối lượng của chúng được bảo toàn

Từ đó suy ra:

• tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng chất tạo thành

• Tổng khối lượng các chất trước phản ứng bằng tổng khối lượng các chất sau phản ứng

Phương pháp 2 Áp dụng khi cho kim loại tác dụng với dd muối.

- Nguyên tắc:

Khi đề bài cho kim loại tác dụng với dung dịch muối:

- Kim loại mạnh (trừ những kim loại tác dụng với nước) đẩy kim loại yếu ra khỏi dung dịch muối của kim loại yếu

- Khi cho thanh kim loại vào dung dịch muối, sau phản ứng khối lượng thanh kim loại tăng hoặc giảm:

• Viết phương trình hóa học Dưới mỗi phương trình hóa học đặt ẩn số theo số mol chất, sau đó quy số mol ra khối lượng (theo ẩn số trên)

• Nếu khối lượng thanh kim loại tăng Lập phương trình đại số

m kim loại giải phóng – m kim loại tan = m kim loại tăng

• Nếu khối lượng thanh kim loại giảm:

m kim loại tan – m kim loại giải phóng = m kim loại giảm

- Khi cho thanh kim loại vào dung dịch muối, sau khi lấy miếng kim loại ra thì thấy khối lượng dung dịch giảm Ta lập luận như sau:

∑ m các chất tham gia = ∑ m chất tạo thành

m thanh kim loạAi + m dd = m' thanh kim loại + m'' dd

12

Theo định luật bảo toànkhối lượng, nếu sau phản ứng khối lượng dung dịch nhẹ đi bao nhiêu có nghĩa là khối lượng dung dịch nhẹ đi bao nhiêu có nghĩa là khối lượng thanh kim loại tăng lên bấy nhiêu

Phương pháp 3 Áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng.

- Nguyên tắc: So sánh khối lượng của chất cần xác định với chất mà giả thiết cho biết lượng của nó, để từ khối lượng tăng (hay giảm) này, kết hợp với quan hệ tỉ lệ mol giữa hai chất này trong phản ứng mà giải quyết yêu cầu đặt ra

Theo trình tự các bước sau:

• Xác định mối liên hệ tỉ lệ mol giữa chất đã biết (chất A) với chất cần xác định (chất B) (có thể không cần thiết phải viết phương trình phản ứng, chỉ lập sơ đồ phản ứng giữa hai chất này nhưng phải dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố để xác định tỉ lệ mol giữa chúng)

• Xét xem khi chuyển từ chất A thành B (hay ngược lại) thì khối lượng tăng lên hay giảm xuống bao nhiêu gam theo tỉ lệ phản ứng và theo đề cho

• Sau đó dựa vào quy tắc tam suất, lập phương trình toán học để giải

Phương pháp 4 Áp dụng phương pháp tăng giảm thể tích

- Nguyên tắc: So sánh thể tích (hoặc số mol) của chất cần xác định với chất mà giả thiết cho biết lượng của nó, để từ thể tích (hoặc số mol) tăng (hay giảm) này, kết hợp với quan hệ tỉ lệ mol giữa 2 chất này trong phản ứng mà giải quyết yêu cầu đặt ra

Theo trình tự các bước tương tự phương pháp 3

Phương pháp 5 Áp dụng phương pháp chuyển bài toán hỗn hợp thành một chất tương đương (hay phương pháp sử dụng đại lượng trung bình)

- Nguyên tắc: khi trong bài toán xảy ra nhiều phản ứng nhưng các phản ứng cùng loại và cùng hiệu suất phản ứng thì ta thay hỗn hợp nhiều chất thành một chất tương đương Lúc đó: lượng (số mol, khối lượng hay thể tích) của chất tương đương bằng của hỗn hợp

Phương pháp 6 Phương pháp áp dụng sơ đồ đường chéo.

Khi pha trộn 2 dung cùng loại nồng độ, cùng loại chất tan thì có thể dùng phương pháp đường chéo:

• Trộn m1 gam dung dịch có nồng độ C1% với m2 gam dung dịch có nồng độ C2% thì thu được dung dịch mới có nồng độ C%:

m1 gam dd C1 │C2 - C│

m1 │C2 - C│

C => — =

m 2 │ C1 - C│

(Với giả thiết V = V1 + V2)

II Một số dạng bài tập nâng cao

Dạng 1 Bài toán xác định tên kim loại và hợp chất của chúng

Ví dụ 1: Hòa tan hỗn hợp X gồm 11,2 gam kim loại M và 69,6 gam oxit MxOy của kim loại đó trong 2 lít dung dịch HCl, thu được dung dịch A và 4,48 lít khí H2 (đktc) Nếu cũng hòa tan hỗn hợp X đó trong 2 lít dung dịch HNO3 thì thu được dung địch B và 6,72 lít khí NO (đktc)

14

b Gọi công thức oxit MxOy là FexOy

Ta có số mol của khí NO là: nNO = 0,3 (mol)

Ta có : 69,6/(56x+16y) = (3x-2y)/0,1 => 64x = 48y => x = 3 ; y = 4

Vậy công thức oxit FexOy cần tìm là Fe3O4

Ví dụ 2: Khử hoàn toàn 4,06 gam 1 oxit kim loại bằng CO ở nhiệt độ cao thành kim loại

Dẫn toàn bộ khí sinh ra vào bình đựng dd Ca(OH)2 dư, thấy tạo thành 7 gam kết tủa Nếu lấy lượng kim loại tạo thành (m gam) hòa tan hết vào dd HCl dư thì thu được 1,176 lít H2 (đktc) Tìm công thức của oxit kim loại và khối lượng của kim loại