" H ớng dẫn học sinh tránh các bẫy về . . . " *** Tr ờng thcs Cao Minh Hớng dẫn học sinh tránh các bẫy về che dấu lợng chất d trong tính toán Hoá học A- Đặt vấn đề: Trong giải toán Hoá học, đặc biệt là Hoá học Vô cơ. Thì các bài toán thờng giăng rất nhiều các bẫy rất kín nhằm làm cho học sinh bị sai lệch trong suy luận, lời giải dẫn đến sai lệch kết quả bài toán. Nhng cũng chính các bẫy này lại giúp tìm ra những học sinh có khả năng thực sự trong làm toán Hoá học, đồng thời giúp ngời giáo viên thấy đợc điểm yếu ở học sinh từ đó có phơng pháp giảng dạy tốt hơn. Về phía học sinh, với tâm lý muốn giải quyết nhanh bài toán, hấp tấp, hay vốn kiến thức, kỹ năng làm bài cha vững vàng khoa học nên rất dễ sa vào các bẫy về chất d trong bài toán. Vì l- ợng chất d sau phản ứng Hoá học có thể gây ra các phản ứng phụ rất kín mà học sinh không ngời tới từ đó làm cho lợng chất sau phản ứng thay đổi cả về mặt định tính và định lợng. Hơn nữa những bài toán có nhiều phơng trình phản ứng Hoá học thì học sinh thấy các phản ứng đó tạo ra bao nhiêu sản phẩm thì cũng nghĩ luôn sau phản ứng có bấy nhiêu chất, dù các phản ứng chỉ xảy ra trong một lần thí nghiệm hoặc thí nghiệm luân chuyển giữa các chất sản phẩm ở lần thí nghiệm này với các chất trong thí nghiệm kia. ở đây học sinh luôn luôn quan tâm đến các chất mới sinh ra mà ít khi nhìn lại với các chất tham gia phản ứng. Chính vì thế mới dễ xa vào bẫy về chất tham gia phản ứng còn d. Các chất này sẽ ảnh hởng đến lợng chất , thể tích của các chất sau phản ứng, hoặc chính nó sẽ phản ứng với các chất sản phẩm mà nó tạo ra. Hình thành các chất mới hoàn toàn mà không nh học sinh đã xác định. Vì vậy, để khắc phục những sai xót trên ở học sinh tôi xin đề xuất các biện pháp khắc phục những nhợc điểm trên, để hình thành ở học sinh, đặc biệt là học sinh khá giỏi một kỹ năng nhìn nhận, đánh giá, giải quyết chính xác bài toán Hoá học từ đó tạo ở học sinh thái độ không ngại khó khăn, sự hứng thú say mê với môn học vốn đợc coi là rất khó với học sinh ở các bậc học. Môn: Hoá học - 1 - Phạm Long Tân " H ớng dẫn học sinh tránh các bẫy về . . . " *** Tr ờng thcs Cao Minh b- Giải quyết vấn đề: Với thực tế trên, trớc tiên để học sinh chính xác đợc trong lời giải bài toán có liên quan đến chất tham gia còn d. Ngời giáo viên phải trang bị cho học sinh một hệ thống kiến thức cơ bản về lý thuyết với các chất, các phản ứng hoá học có liên quan đến các phản ứng phụ do chất d gây ra làm ảnh hởng đến lợng chất sau phản ứng. Một số vấn đề đa ra dới đây là những sai lầm mà học sinh dễ mắc phải. Vấn đề 1: Chất tham gia còn d ảnh hởng đến lợng chất sau phản ứng mà cha gây ra phản ứng phụ. Bài toán 1: Cho 200g dung dịch NaOH 2% vào cốc đựng 200g dung dịch HCl 3,65%. Tìm C% của chất sau phản ứng. Với bài toán này thì học sinh thờng có lời giải nh sau, mà chỉ coi có một chất sau phản ứng: + Phơng trình phản ứng: NaOH + HCl NaCl + H 2 O + n NaOH = 0,1 (mol) ; n HCl = 0,2 (mol) , có m dd sau phản ứng = 400 ( g ) + Theo phơng trình: n NaCl = n NaOH = 0,1 (mol) %100 400 5,581,0 C% NaCl ì ì = Hoặc có học sinh lại tìm số mol NaCl theo số mol HCl: Theo PT ta có : n Na Cl = n H Cl = 0.2 ( mol ) %100 400 5,582,0 C% NaCl ì ì = Nh vậy ở đây học sinh quên là HCl còn d nên số mol NaCl tạo ra là phụ thuộc vào NaOH, đồng thời sau phản ứng còn có HCl d. Nên sau phản ứng có hai chất tan là NaCl, HCl d chứ không phải chỉ có duy nhất là NaCl. Lỗi sai này do học sinh cha rèn luyện kỹ bài tập về chất d sau phản ứng. Vì thế ngời giáo viên phải cho học sinh làm nhiều bài tập định tính rồi sau đó là định lợng để có kết luận chính xác sau phản ứng. Lời giải đúng: Phơng trình phản ứng: NaOH + HCl NaCl + H 2 O. + 1,0 40100 2200 n NaOH = ì ì = (mol) ; 2,0 5,36100 65200 n HCl = ì ì = (mol Môn: Hoá học - 2 - Phạm Long Tân " H ớng dẫn học sinh tránh các bẫy về . . . " *** Tr ờng thcs Cao Minh Tỷ số 1 2,0 1 1,0 < HCl còn d, NaOH phản ứng hết nên lợng NaCl tạo ra phụ thuộc vào NaOH đã phản ứng hết. Theo phơng trình: n NaCl = n NaOH = 0,1 (mol) %4625,1100 400 5,581,0 C% NaCl =ì ì = n HCl p = n NaOH = 0,1 (mol) n HCl d = 0,2 - 0,1 = 0,1 (mol). mdd sau phản ứng = 200 + 200 = 400 (g). Vậy: =ì ì = =ì ì = %9125,0%100 100 5,361,0 % %4625,1%100 400 5,581,0 %C dHCl NaCl C Bài toán 2: Cho hỗn hợp có khối lợng 11,3g gồm Mg, Zn tan hết vào 146g dung dịch HCl 20%. Đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu đợc dung dịch A và 6,72 lít khí H 2 ở đktc. Tìm C% các chất trong A ? ở bài toán này, với học sinh trung bình khá thờng quên mất HCl d. Do đề bài cho phản ứng xảy ra hoàn toàn, hai kim loại tan hết trong HCl nên chỉ coi dung dịch A sau phản ứng là hai muối MgCl 2 , ZnCl 2 . Nh lời giải dới đây: Phơng trình phản ứng: Mg + 2 HCl MgCl 2 + H 2 (1) Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2 (2) Ta có: )(8,0 5,36100 20146 n HCl mol = ì ì = ; )(3,0n 2 H mol = Gọi x, y lần lợt là số mol trong hỗn hợp, ta có: Theo phơng trình: 24 x + 65 y = 11,3 (*) Theo phơng trình (1) và (2) có: x + y = 0,3 (mol) (**) Từ (*) và (**) = = )(1,0 )(2,0x moly mol Môn: Hoá học - 3 - Phạm Long Tân " H ớng dẫn học sinh tránh các bẫy về . . . " *** Tr ờng thcs Cao Minh m dd sau phản ứng = 11,3 + 146 - 0,3 ì 2 = 156,7 (g). Vậy =ì ì = =ì ì = %6,8%100 7,156 1361,0 C% %12,12%100 7,156 952,0 C% 2 2 ZnCl MgCl Để giải đợc chính xác những kiểu bài nh thế này ngời giáo viên cần làm rõ cho học sinh thế nào là phản ứng xảy ra hoàn toàn. Ví dụ: A + B C + D có các khả năng sau để khẳng định là hoàn toàn: Nếu A, B vừa hết. A d, B hết trớc. B d, A hết trớc. Và với bài toán trên là rơi vào khả năng thứ . ở đây sẽ có học sinh lập phơng trình theo số mol của HCl. Khi giải sẽ dẫn đến kết quả sai. Nên giáo viên cần làm rõ cho học sinh tính theo lợng sản phẩm vì lợng sản phẩm là cái thực tế thu đợc từ lợng chất đã tham gia phản ứng. ở bài toán 2 đề bài cho hai kim loại đã tan hết nên lợng H 2 tạo ra cho biết ngay đợc lợng HCl phản ứng là bao nhiêu d hay vừa đủ. Nếu học sinh rõ đợc các vấn đề này thì chắc chắn sẽ không bỏ qua HCl còn d trong A. Lời giải : PTPƯ: Mg + 2HCl MgCl 2 + H 2 (1) Zn + 2HCl ZnCl 2 + H 2 (2) Ta có: )(8,0 5,36100 20146 n HCl mol = ì ì = ; )(3,0n 2 H mol = Vì giả thiết cho Mg , Zn tan hết, theo PT = 2 2n pHCl H n tạo ra. ( ) =ì= mol6,03,02n pHCl nên sau khi Mg, Zn tan hết, HCl còn d ra 0,8 - 0,6 = 0,2 (mol). Gọi x, y lần lợt là số mol Mg , Zn trong hỗn hợp: Ta có phơng trình: 24 x + 65 y = 11,3 (*) Theo phơng trình (1): )(n 22 H molxnn MgClMg === Môn: Hoá học - 4 - Phạm Long Tân " H ớng dẫn học sinh tránh các bẫy về . . . " *** Tr ờng thcs Cao Minh (2): )(n 22 H molynn ZnClZn === Ta có PT: x + y = 0,3 (mol) (**) Từ (*) và (**) có hệ =+ =+ 3,0 3,1165y24x yx = = 1,0 2,0 y x m dd sau phản ứng = m (Zn + Mg) + m dd HCl - m H = 11,3 + 146 - 0,3 ì 2 = 156,7 (g) Vậy =ì ì = =ì ì = =ì ì = %65,4%100 7,156 5,362,0 C% %6,8%100 7,156 1361,0 C% %12,12%100 7,156 952,0 C% d HCl ZnCl MgCl 2 2 Vấn đề 2: Chất tham gia còn d, gây ra các phản ứng phụ: Bài toán 1: Cho 13.68(g) Al 2 (SO 4 ) 3 vào dung dịch có 10(g) NaOH. Tìm khối lợng kết tủa Al(OH) 3 tạo ra. Lời giải: Phơng trình phản ứng: Al 2 (SO 4 ) 3 + 6 NaOH 2 Al(OH) 3 + 3 Na 2 SO 4 (1) Theo bài ra có: )(04,0n 342 )(SOAl mol = ; n NaOH = 0,25 (mol) Theo phơng trình ta có: )(08,02n 32 (OH)Al moln NaOH == Học sinh dễ dàng tìm đợc n NaOH d = 0,01 (mol). Nhng nếu không biết rõ tính chất lỡng tính của Al(OH) 3 thì bài giải chỉ dừng lại ở việc tìm 3 Al(OH) m theo phơng trình (1) mà quên mất kết tủa Al(OH) 3 còn bị phá bớt do phản ứng phụ sau: Al(OH) 3 + NaOH NaAlO 2 + 2 H 2 O (2) 0,01 0,01 32 (OH)Al m thực là : ( 0,08 - 0,01 ) ì 78 = 5,46 (g) Môn: Hoá học - 5 - Phạm Long Tân d " H ớng dẫn học sinh tránh các bẫy về . . . " *** Tr ờng thcs Cao Minh Vì vậy những bài tập nh dạng này thì điều quyết định đến thành công phải là nắm vững tính chất hoá học của các chất kết hợp với kỹ năng tính toán thì bài giải mới hoàn thiện đúng bản chất hoá học. Và không chỉ với nhôm, các hợp chất Zn(OH) 2 Cr(OH) 3 . . . cũng đều có tính chất nh đã xét. Ví dụ: Zn(OH) 2 + 2NaOH Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O Cr(OH) 3 + NaOH NaCrO 2 + 2H 2 O Bài toán 2: Cho 2,7g Al vào 400 ml dung dịch FeCl 3 1M. Tính nồng độ mol/l của chất trong dung dịch sau phản ứng (coi thể tích dung dịch không đổi). Lời giải: Có phơng trình phản ứng: Al + FeCl 3 AlCl 3 + Fe (1) 0,1 0,1 0,1 0,1 mol n Al = 0,1 (mol) ; )(1,0n 3 FeCl mol = Từ (1) 3 FeCl n d = 0,4 - 0,1 = 0,3 (mol) nên có phản ứng sau: Fe + 2 FeCl 3 d 3 FeCl 2 (2) Theo (2) thì FeCl 3 phản ứng còn d, còn Fe hết vậy sau khi kết thúc phản ứng (2) trong dung dịch sau có 3 chất tan là: AlCl 3 ; FeCl 2 ; FeCL 3 d. = = == == M M M e e l 25,0 4,0 2,03,0 C 75,0 4,0 3,0 C 25,0 4,0 1,0 C 3 2 3 ClFM ClFM ClAM Nh vậy, nếu không làm rõ tính chất của muối sắt III [ FeCl 3 ; Fe 2 (SO4) 3 ] là chất ôxi hoá nhng dễ bị các kim loại nh Fe, Cu . . . khử về sắt II thì việc nhầm lẫn lời giải là dễ xảy ra. ở bài này nếu không rõ tính chất ở phơng trình (2) thì dung dịch sau phản ứng chắc chắn sẽ không có FeCl 2 mà chỉ gồm FeCl 3 d và AlCl 3 tạo ra và đến đây kết quả bài toán sẽ sai sót. Nên để định hớng đợc cho học sinh khi làm toán một cách Môn: Hoá học - 6 - Phạm Long Tân " H ớng dẫn học sinh tránh các bẫy về . . . " *** Tr ờng thcs Cao Minh chính xác thì những bài tập định tính nh: Viết phơng trình theo sơ đồ, giải thích các hiện tợng bằng phản ứng hoá học là điều mà ngời giáo viên cần cho học sinh làm nhiều, trớc khi tính đến việc giải bài tập định lợng. Ví dụ: Viết phơng trình theo sơ đồ sau: FeCl 2 a) Fe FeCl 3 b) Al AlCl 3 Al(OH) 3 NaAlO 2 c) Zn ZnO ZnSO 4 Zn(OH) 2 K 2 ZnO 2 d) Fe Fe 2 (SO 4 ) 3 FeSO 4 Fe Các phơng trình phản ứng: a) Fe + 2HCl FeCl 2 + H 2 2Fe + 3Cl 2 2FeCl 3 2FeCl 2 + Cl 2 2FeCl 3 2FeCl 3 + Fe 3FeCl 2 b) 2Al + 3Cl 2 2AlCl 3 AlCl 3 + 3NaOH Al(OH) 3 + 3NaCl Al(OH) 3 + NaOH NaAlO 2 + 2H 2 O c) 2Zn + O 2 0 t 2ZnO ZnO + H 2 SO 4 ZnSO 4 + H 2 O ZnSO 4 + 2KOH Zn(OH) 2 + K 2 SO 4 Zn(OH) 2 + 2KOH K 2 ZnO 2 + 2H 2 O d) 2Fe + 6H 2 SO 4 đ 0 t Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O. Fe 2 (SO 4 ) 3 + Fe 3FeSO 4 Hoặc: Fe 2 (SO 4 ) 3 + Cu 2FeSO 4 + CuSO 4 Môn: Hoá học - 7 - Phạm Long Tân " H ớng dẫn học sinh tránh các bẫy về . . . " *** Tr ờng thcs Cao Minh FeSO 4 + Mg MgSO 4 + Fe Nếu học sinh làm tốt đợc những bài tập về lý thuyết của các chất thì việc kết hợp với kỹ năng trong giải toán hoá học sẽ trở nên dễ dàng hơn, học sinh nhớ lâu hơn, không bị mang tính áp đặt trong lời giải. Từ đó tạo nền tảng kiến thức liên hệ chặt chẽ, sâu chuỗi trong các bài toán hoá học. Ví dụ khi muốn cho học sinh làm đợc bài tập về phản ứng của Fe với AgNO 3 , giáo viên cần làm rõ về hai phản ứng sau: Fe + 2 AgNO 3 Fe(NO 3 ) 2 + 2 Ag (1) Nếu Fe d thì phản ứng này đã dừng lại. Còn nếu AgNO 3 d thì còn có phản ứng phụ sau: Fe(NO 3 ) 2 + AgNO 3 d Fe(NO 3 ) 3 + Ag (2) Bài toán 3: Ngâm 5,6 (g) Fe trong dung dịch có 0,3 mol AgNO 3 . Tính m Ag tạo ra Với bài toán này nếu cha rõ bản chất nh đã nêu thì hầu hết học sinh chỉ dừng lại ở phản ứng (1), tìm số mol Ag theo số mol Fe đã phản ứng hết rồi tìm ra khối lợng Ag, mà quên mất AgNO 3 d phản ứng với Fe(NO 3 ) 2 để tạo thêm ra một lợng Ag nữa theo lời giải dới đây. Có phơng trình phản ứng: Fe + 2 AgNO 3 Fe(NO 3 ) 2 + 2 Ag (1) 0,1 0,2 0,1 0,2 mol có n Fe = 0,1 (mol) ; 3 AgNO n = 0,3 (mol) Vậy 3 AgNO n d = 0,3 - 0,2 = 0,1 (mol) Nên ta lại có phản ứng: AgNO 3 d + Fe(NO 3 ) 2 Fe(NO 3 ) 3 + Ag (2) Theo (2) n Ag = 3 AgNO n = ( ) 3 3 NOFe n = 0,1 (mol) Nên Ag n = 0,2 + 0,1 = 0,3 (mol) m Ag = 0,3 ì 108 = 32,4 (g) Cho nên nếu học sinh nhớ rõ đợc bản chất này thì khi gặp bài tập về Fe + AgNO 3 học sinh sẽ giải quyết đợc một cách chính xác. Môn: Hoá học - 8 - Phạm Long Tân " H ớng dẫn học sinh tránh các bẫy về . . . " *** Tr ờng thcs Cao Minh Nh vậy những bài tập về chất d có thể gây ra hoặc không gây ra phản ứng phụ là vô cùng đa dạng. Những vấn đề tôi vừa đề xuất ra chỉ là một mảng nhỏ trong muôn vàn các kiểu bài có liên quan đến chất còn d. Tuy nhiên, với học sinh ở bậc THCS thì việc nắm đợc các bản chất nh đã nêu ở từng vấn đề rồi từ đó có điều kiện phát triển sâu rộng ra đã là một thành công cả với ngời dạy và ngời học. Riêng với học sinh đặc biệt là học sinh giỏi do tôi hớng dẫn theo tiến trình từ tìm hiểu những lý thuyết về từng chất, đến các phản ứng và bài tập minh hoạ cho lý thuyết. Thì việc lĩnh hội kiến thức ở học sinh trở nên dễ dàng hơn nên cũng đã có kết quả nhất định ở các vòng thi học sinh giỏi huyện và thành phố. C- Kết luận: Trên đây là hai vấn đề về một số bài tập có liên quan đến chất tham gia phản ứng còn d. Mà từ chất d này sẽ đợc biến tớng thành nhiều kiểu bài tập khiến cho học sinh dễ bị sa vào sai lệch trong lời giải do cha nắm rõ bản chất hoá học của một số chất mà tôi coi đây là cái bẫy trong các bài toán hoá học. Và cũng xin đề xuất một số dạng và cách khắc phục ở từng dạng để làm sao cho học sinh có đủ kiến thức để khi va chạm với các bài tập có liên quan đến chất còn d sẽ biết cách xử lý. Còn bài tập có liên quan đến chất d là vô cùng nhiều và đa dạng. Những vấn đề và bài tập tôi đã đa ra ở trên chỉ phản ánh đợc phần nào, nên không thể tránh đợc các thiếu xót. Kính mong những ý kiến đóng góp của các bạn đồng nghiệp để giúp tôi hoàn thiện hơn trong việc phân loại và hớng dẫn đến học sinh. Để làm sao cho năng lực bản thân, chất lợng giáo dục đợc nâng cao. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Cao Minh, ngày tháng năm 2006 Ngời viết Phạm Long Tân Môn: Hoá học - 9 - Phạm Long Tân . đã tham gia phản ứng. ở bài toán 2 đề bài cho hai kim loại đã tan hết nên lợng H 2 tạo ra cho biết ngay đợc lợng HCl phản ứng là bao nhiêu d hay v a đủ Chất tham gia còn d, gây ra các phản ứng phụ: Bài toán 1: Cho 13.68(g) Al 2 (SO 4 ) 3 vào dung dịch có 10(g) NaOH. Tìm khối lợng kết t a Al(OH) 3 tạo ra. Lời