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

Đặt vấn đề: Trong công tác giảng dạy Hoá học theo phương pháp đổi mới hiện nay, nhiệm vụ chính của giáo viên là dẫn dắt học sinh tiếp thu các kiến thức cơ bản, rèn luyện các kỹ năng, th

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

ĐỀ TÀI:

"MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÌM CÔNG THỨC HÓA HỌC

CỦA CHẤT"

I lý do chọn đề tài

A Đặt vấn đề:

Trong công tác giảng dạy Hoá học theo phương pháp đổi mới hiện nay, nhiệm vụ chính của giáo viên là dẫn dắt học sinh tiếp thu các kiến thức cơ bản, rèn luyện các kỹ năng, thao tác thực hành thí nghiệm, giúp học sinh nắm vững được kiến thức sách giáo khoa Song bên cạnh đó, một nhiệm vụ không kém phần quan trọng là đào tạo và bồi dưỡng nhân tài cho đất nước Nhiệm vụ đó được cụ thể hoá bằng các kỳ thi ĐH-CĐ , học sinh giỏi các cấp hàng năm

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 trính 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 tím hiểu, nghiên cứu đưa ra phương pháp giải, cách thức khai thác suy luận lô gìc 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 trính 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 tƣ duy suy luận lô gíc của học sinh còn chƣa 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 chƣa chắc chắn

- Kỹ năng giải bài tập dạng này chƣa cao

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

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

Dạng này tôi chia làm hai dạng nhỏ nhƣ sau:

- Dựa vào thành phần định lƣợng để xác định các chất trên chuỗi phản ứng chữ cái

- 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 phương

pháp

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

Bài 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

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

giải)

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

2

2

- 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 + H2O đ d2 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)

- 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: M2O

+ Viết phương trình: ( M2O + H2O = 2MOB ) (*)

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

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

1 mol M2O đ 1 mol H2O

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

( A có thể là Li2CO3 hoặc Li2SO3 , vì các muối còn lại của Li không phân huỷ) Suy

ra các chất B, C, G ?

+ Dung dịch D tác dụng đƣợc vơì (B là Li2O có n = 0,02mol , C là CO2 hoặc

SO2 có n = 0,02 mol CO2 hoặc (SO2) thì D là những chất nào? đ nA = 0,02

3) M2(CO3)n + CO2 + H2O đ

4) M2(SO3)n + SO2 + H2O đ

khi xét các trường hợp trên, dựa vào lượng của C và D Suy ra khối lượng mol của kim loại M

CO3 ít tan hơn K2CO3 nên phản ứng (4) xảy ra

Bài 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?

+ Vì gốc - NO3 là gốc axit mạnh nên A,

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) = 76 suy 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

* 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 đƣợc 400 g dung dịch HCl 7,3% Khối lƣợng 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 lƣợng trong hợp chất là 42,6%, còn trong clorua của nguyên tố đó 39,3%

Khối lƣợng 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:

A

= 22,98n

đ B là Beri ( Be) khi đó hợp chất có dạng:

NaxBeyHz đ hợp chất này không tồn taị

+ m = 2 đ MBB = 18 (loại)

+ m = 3 đ MBB

= 27 đ

B là Al khi đó hợp chất có dạng: NaxAlyHz 5,4

Bài tập 4 : Dùng 1,568 l H2 phản ứng đủ với 4 g hỗn hợp hai oxit thu đƣợc m

gam hai kim loại A hoá trị II và B Cho m gam A và B ở trên vào dung dịch HCl dƣ tạo ra 0,896l H2 và còn 0,64g kim loại A Cho A phản ứng hết với H2SO4 đặc nóng thu đƣợc 0,224 lít SO2 Các thể tích khí đo ở đktc

Bài tập 5: Hòa tan hoàn toàn muối MCO3 bằng một lƣợng vừa đủ dd H2SO4

a PT xảy ra MCO3 + H2SO4 MSO4 + H2O + CO2(1)

Để tính cho thuận tiện, các em có thể giả sử nMCO3= 1mol khi đó nH2SO4 p/ứ= nMSO4 tạo ra= nCO2= 1mol

Vì giả thiết lƣợng dd H2SO4 dùng vừa đủ, tính đƣợc mdd H2SO4 12,25% đã dùng =98: 0,625= 800 gam

Nhƣ vậy dd sau phản ứng chính là dd MSO4( C%= 17,431%)

M + 96

Dựa vào CT: C% MSO4= M + 60 + 800 - 44 100%= 17,431 (2)

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

b Khối lƣợng dd sau phản ứng = 56+ 860-44= 872 gam, chứa 1mol FeSO4

Do đó trong 104,64 gam dd sau phản ứng chứa nMSO4= 0,12 mol

Khối lƣợng tinh thể muối hiđrat= 33,36g= mFeSO4+ mH2O

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)

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

tố:

a b c

M A M B M c

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

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

Bài 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

Vậy A có công thức hoá học CuS04

Bài tập 7: Đốt cháy hoàn toàn 13,6g hợp chất A, thì thu đƣợc 25,6 g S02 và 7,2g

Bài tập 8: Xác định công thức của chất có thành phần theo khôí lƣợng sau: a

Bài tập 9: Hoà tan hoàn toàn 7,2g một kim loại hoá trị II bằng dung dịch HCl, thu

đƣợc 6.72 lít H2 ở điều kiện tiêu chuẩn Xác định tên kim loại đã dùng

- Đặt công thức chất đã cho

- Gọi a là số mol chất nói trên đã dùng Viết phương trình phản

ứng, đặt số mol a vào phương trình và tính số mol các chất có liên quan

-Lập hệ phương trình, giải hệ

Vậy A là kim loại Mg

Bài tập 10: Hoà tan một lƣợng ôxit kim loại hoá trị II bằng dung dịch H2S04

10% vừa đủ thu đƣợc một dung dịch muối có nồng độ 11,8% Tìm tên oxít đã dùng?

đ 100(M + 96) = 11,8(M + 996)

Có thể chọn a=1 cho đơn giản

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

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

dd HCl dƣ thu đƣợc 672 ml khí H2

a Xác định công thức của oxit sắt?

b Tính thể tích dd chứa hh HCl 2M và H2SO4 1M để hòa tan hết 5,52g hhA?

Giải

PTPƢ: CuO + CO Cu + CO2 (1)

FexOy + yCO x Fe + yCO2(2) Như vậy khí B là CO2 và chất rắn C là hh( Fe, Cu)

Để tìm nCO2, các em dựa vào nKOH và khối lượng muối giả thiết cho, viết các ptpư có thể xảy ra giữa CO2 và KOH

Đặt a=nKHCO3 , b=n K2CO3 Lập hệ pt: 100a + 138b= 9,52(3)

Giải hệ 3,4 tìm được a = b = 0,04 nCO2 = 0,08 mol

Trong khi đó chất rắn C hòa tan vào HCl dư chỉ thu được nH2 = 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 mFexOy mO ( 0,64 g)

nO = 0,04 mol

Từ đó tính x: y = 0,03 : 0,04 =3: 4

b Thể tích của dd chứa hh HCl 2M và H2SO4 1M để hòa tan hết 5,52g hhA( tự tính)

Một số bài tương tự (các em tự giải)

Bài 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

Bài tập 13: Hoà tan hoàn toàn 4g một ôxít kim loại hoá trị 3, bằng dung dịch

HN03 37,8 %( vừa đủ ) thu được dung dịch muối có nồng độ 41,72%

a Tìm công thức ôxít đã dùng

b Làm lạnh dung dịch muối ở trên thấy thoát ra 8,08 g muối rắn Lọc tách muối rắn thấy nồng độ của muối trong nước lọc là : 34,7%

Xác định công thức muối rắn tách ra trong thí nghiệm?

Bài 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 H2SO4 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 đƣợc kết tủa C Nung C đến khối lƣợng không đổi thu đƣợc 14g chất rắn

Phần 2: Cho tác dụng với 200ml dd CuSO4 1,5M Sau khi phản ứng kết thúc tách

bỏ chất rắn, cô cạn phần dd thì thu đƣợc 46g muối khan

a Viết các PTPƢ xảy ra?

b Xác định R?

c Tính %(m) các chất trong X?

5- Dạng 5: Lập Công thức phân tử của hợp chất hữu cơ gồm các nguyên tố: C, H, 0

- Dạng đốt cháy (hay phân tích ) a (g) một hợp chất hữu cơ A gồm C, H ,

0 ta thu đƣợc b (g) C02 và c (g) H20 Lập công thức của A, Biết khối lƣợng phân

tử của A là (MA)

- 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 CxHy0z