Hướng dẫn học sinh lớp 11 trường THPT lê hoàn giải nhanh dạng bài tậpCO2 tác dụng với dung dịch kiềm

Mặt khác, các bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập hiện hành lại không được phân dạng cụ thể, đây là vấn đề làm cho học sinh “lúng túng” và không có cách làm mẫu nhất định.. Tôi nh

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT LÊ HOÀN

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 11 TRƯỜNG THPT

DỤNG VỚP DUNG DỊCH KIỀM”

Người thực hiện: Lê Văn Mạnh

Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc môn: Hóa học

THANH HÓA, NĂM 2017

MỤC LỤC.

2 1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm 3

2 2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh

2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc giải pháp đã sử dụng

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động

giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường 15

1 Mở đầu:

1.1 Lý do chọn đề tài:

Trong chương trình phổ thông, Hóa học là môn khoa học tự nhiên gắn liền giữa lí thuyết, thực nghiệm và vận dụng Cũng giống như các môn học khác sau khi được nghiên cứu về lý thuyết các em vận dụng vào giải các bài tập nhằm củng cố lại kiến thức lý thuyết Mặt khác, các bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập hiện hành lại không được phân dạng cụ thể, đây là vấn đề làm cho học sinh “lúng túng” và không có cách làm mẫu nhất định Vì vậy, xây dựng một phương pháp, đưa phương pháp vào nội dung kiến thức nào để khi các em học sinh tiếp thu được và vận dụng có hiệu quả nhất là một thành công nhất định nào

đó của thầy cô trược tiếp giảng dạy

Trong quá trình giảng dạy môn Hóa học ở trường THPT Lê Hoàn năm học

2016 – 2017 Tôi nhận thấy các dạng bài tập định tính, định lượng về: Cacbon đioxit tác dụng với dung dịch kiềm và dung dịch kiềm thổ là một chủ đề hay, đa

dạng và thường gặp trong các kỳ thi trong đó có kỳ thi THPT Quốc Gia.

Trên cơ sở đó, tôi mạnh dạn chọn đề tài: Hướng dẫn học sinh lớp 11 trường THPT Lê Hoàn giải nhanh dạng bài tập “CO 2 tác dụng với dung dịch kiềm”

làm sáng kiến kinh nghiệm cho mình Với hy vọng đề tài sẽ là tài liệu hữu ích cho việc học tập của các em học sinh, cho công tác giảng dạy của cá nhân tôi

1.2 Mục đích nghiên cứu:

Giúp học sinh nghiên cứu cơ sở lý thuyết cơ bản về: Dạng bài tập CO2 tác dụng với kiềm và kiềm thổ đồng thời tìm hiểu vai trò, cách vận dụng và kết hợp giữa các định luật của hóa học và cách dùng phương trình ion rút gọn thay thế cho các phương trình phân tử Từ đó phát triển tư duy, sáng tạo, tránh được những lúng túng, sai lầm, tiết kiệm thời gian làm bài và nâng cao kết quả trong học tập, trong các kỳ thi

1.3 Đối tượng nghiên cứu:

Sáng kiến nghiên cứu các dạng bài tập “CO2 tác dụng với dung dịch chứa

OH- ” sau:

+ Cho CO2 tác dụng với dung dịch kiềm: NaOH, KOH + Cho CO2 tác dụng với dung dịch kiềm và dung dịch kiềm thổ: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2

+ Cho CO2 tác dụng với dung dịch kiềm và muối cacbonat: NaOH, KOH Các dạng bài tập trong chương trình THPT và trong các đề thi HSG, ĐH - CĐ

1.4 Phương pháp nghiên cứu:

+ Nghiên cứu cơ sở lý luận của giảng dạy bộ môn hóa học trong trường THPT Lê Hoàn năm học 201 6– 2017

+ Nghiên cứu tài liệu, Internet, sách giáo khoa, tham khảo, đề thi HSG các tỉnh, đề thi đại học cao đẳng các năm 2004 - 2015, đề thi THPT Quốc gia năm 2015

+ Thực nghiệm: Thống kê toán học và xử lý kết quả thực nghiệm

2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm:

2 1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm:

Để hình thành được kỹ năng giải nhanh bài tập hóa học thì ngoài việc giúp

học sinh nắm được bản chất của quá trình phản ứng thì giáo viên phải hình thành cho học sinh một phương pháp giải nhanh bên cạnh đó rèn luyện cho học sinh tư duy định hướng khi đứng trước một bài toán và khả năng phân tích đề bài

Với hình thức thi trắc nghiệm như hiện nay thì việc giải nhanh các bài toán hóa học là yêu cầu hàng đầu của người học, yêu cầu tìm ra được phương pháp giải toán một cách nhanh nhất, không những giúp người học tiết kiệm được thời gian làm bài mà còn rèn luyện được tư duy và năng lực phát hiện vấn đề của người học

2 2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm:

Về chủ đề Hướng dẫn học sinh lớp 11 trường THPT Lê Hoàn giải nhanh dạng bài tập “CO 2 tác dụng với dung dịch kiềm” Một số tác giả khác cũng đã

đề cập đến cách làm này trong một số tài liệu tham khảo Tuy nhiên, ở đó mới chỉ dừng lại giải một số bài tập đơn lẻ chưa có hệ thống, chưa có tính khái quát

Do đó nội dung kiến thức và kĩ năng giải về chủ đề này cung cấp cho học sinh chưa được nhiều Nên khi gặp các bài toán dạng này các em thường lúng túng trong việc tìm ra cách giải phù hợp, hoặc không làm được hoặc làm được nhưng mất rất nhiều thời gian

Trên thực tế, với hình thức thi trắc nghiệm như hiện nay đã có nhiều học sinh vẫn áp dụng cách giải từ cấp THCS như:

+ Xét tỉ lệ mol:

2

NaOH CO

n T n



 Nếu: T ≤ 1 Tạo muối axit và CO2 có thể còn dư

 Nếu: 1 ≤ T ≤ 2 Tạo muối hỗn hợp 2 muối, cả CO2 và NaOH đều hết

 Nếu: T  2 Tạo muối trung hòa và NaOH có thể còn dư

+ Xét các trường hợp có thể xảy ra …vv

Thiết nghĩ để học sinh áp dụng cách này thì dễ ứng với trường hợp cho một dung dịch kiềm tác dụng với CO2, nếu cho hỗn hợp dung dịch kiềm, dung dịch kiềm thổ tác dụng với CO2 thì rất khó và không thể viết được phương trình phân tử

Do đó, tôi đã chọn và xây dựng sáng kiến: Hướng dẫn học sinh lớp 11 trường THPT Lê Hoàn giải nhanh dạng bài tập “CO 2 tác dụng với dung dịch

kiềm” với mục đích giúp học sinh nhận dạng bài toán, giảm áp lực phải ghi nhớ

công thức và giải bài toán một cách nhanh nhất nhưng cũng được lập luận chặt chẽ

2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn

đề:

2.3.1 Cơ sở của phương pháp:

2.3.1.1 Định luật bảo toàn nguyên tố (ĐLBTNT):

Dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố: Trong các phản ứng, quá trình hóa học các nguyên tố luôn được bảo toàn Nghĩa là:

+ Tổng số mol nguyên tử của nguyên tố M bất kì trước và sau phản ứng không đổi

+ Khối lượng nguyên tử của nguyên tố M bất kì trước và sau phản ứng không đổi

2.3.1.2 Định luật bảo toàn khối lượng (ĐLBTKL):

+ Khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng khối lượng các chất được tạo thành sau phản ứng Nghĩa là: Tổng khối lượng các chất trước phản ứng (mT) Tổng khối lượng các chất sau phản ứng ( mS )  *mT = mS

+ Khối lượng hợp chất bằng tổng khối lượng nguyên tử của nguyên tố tạo thành hợp chất đó

+ Khối lượng của muối sau phản ứng: *mmuối = mcation+manion

2.3.1.3 Định luật bảo toàn điện tích (ĐLBTĐT):

+ Nguyên tắc: Điện tích luôn luôn được bảo toàn

+ Từ đó suy ra hệ quả: Trong một dung dịch tổng số mol đơn vị điện tích

âm và dương phải bằng nhau

2.3.1.4 Một số lưu ý:

Khi cho CO2 tác dụng với các dung dịch NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2

có thể xảy ra các PTHH sau:

(1) CO2 OH HCO3 

   

CO OH CO  H O

HCO OH CO  H O

(3) 2 2

CO  M  MCO

    với M là Ba, Ca, Sr

(4) 2

CO CO  H O HCO

Khi đun nóng hay nung kết tủa tới khối lượng không đổi có thể xảy ra phương trình hóa học sau:

(5) 0

M(HCO )  t MCO CO  H O.

t cao MCO    MO CO với M là Ba, Ca, Sr

+ Khi cô cạn dung dịch sau phản ứng, ta luôn có:

*mmuối = mcation+manion

+ Khi hấp thụ sản phẩm cháy vào dung dịch bazơ nhất thiết phải xảy ra sự tăng giảm khối lượng dung dịch Thường gặp nhất là hấp thụ sản phẩm cháy bằng dung dịch Ca(OH)2 hoặc dd Ba(OH)2 Khi đó :

Khối lượng dd (sau phản ứng) tăng = mhấp thụ - mkết tủa

Khối lượng dd (sau phản ứng) tăng = mkết tủa - mhấp thụ

2.3.2 Các dạng bài tập:

Trong đề tài này tôi xin trình bày phương pháp giải các dạng bài bập về: CO2

tác dụng với OH ở ba dạng chính:

Dạng2: Bài tập về CO 2 tác dụng với OH khi biết số mol của 1 trong 2 chất tác dụng và số mol chất kết tủa.

3

CO  , HCO3 

.

+ Phương pháp giải:

 Bước 1: Tính số mol của CO2 và OH

 Bước 2: Viết phương trình ion rút gọn của các phản ứng

(1) CO2 OH HCO3 

    Nếu OH mà dư thì tiếp tục xảy ra phương trình:

HCO OH CO  H O

(3) 2 2

CO  M  MCO

 Bước 3: Tính toán theo yêu cầu của đề bài

+ Ví dụ minh họa:

Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn khối lượng muối có trong dung dịch là:

A 13,7 B 5,3 C 8,4 D 15,9.

Hướng dẫn giải

- Ta có: nCO2 = 3,36/22,4 = 0,15 mol, nNaOH = 0,2.1 = 0,2 mol  nOH =0,2 mol

- PTHH: (1) CO2 OH HCO3 

    (CO2 hết, OH dư)

0,15 0,15 0,15 (mol) (2) 2

HCO OH CO  H O

     (OH hết, HCO3 

dư)

0,05 0,05 0,05 (mol)

- Dung dịch sau phản ứng gồm: Na+ (0,2 mol), HCO3 

(0,1 mol), 2

3

CO  (0,05mol) Vậy: mmuối = mcation + manion = 0,2.23 + 0,1.61 + 0,05.60 = 13,7 gam

 Đáp án: A

Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X Cô cạn dung dịch

X, thu được m gam chất rắn khan Giá trị của m là

A 20,0 B 6,9 C 26,9 D 9,6.

Hướng dẫn giải

- Ta có: nCO2 = 5,6/22,4 = 0,25 mol, nKOH = 0,3.1 = 0,3 mol  nOH =0,3 mol

- PTHH: (1) CO2 OH HCO3 

    (CO2 hết, OH dư)

0,25 0,25 0,25 (mol) (2) 2

HCO OH CO  H O

     (OH hết, HCO3 

dư)

0,05 0,05 0,05 (mol)

- Dung dịch sau phản ứng gồm: K+ (0,3 mol), HCO3 

(0,2 mol), 2

3

CO  (0,05mol) Vậy: m = mmuối = mcation + manion = 0,3.39 + 0,2.61 + 0,05.60 = 26,9 gam

 Đáp án: C

Ví dụ 3: Hấp thụ hoàn toàn 3,36 lít khí CO2 (đktc) vào 200ml dung dịch gồm NaOH 0,5M và KOH 0,5M, thu được dung dịch Y Cô cạn dung dịch Y, thu được a gam chất rắn khan Giá trị của a là

A 35,1 B 15,3 C 13,5 D 31,5.

Hướng dẫn giải

- Ta có: nCO2 = 3,36/22,4 = 0,15 mol, nNaOH = 0,2.0,5 = 0,1 mol, nKOH

=0,2.0,5 = 0,1   nOH =0,2 mol

- PTHH: (1) CO2 OH HCO3 

    (CO2 hết, OH dư)

0,15 0,15 0,15 (mol) (2) 2

HCO OH CO  H O

     (OH hết, HCO3 

dư)

0,05 0,05 0,05 (mol)

- Dung dịch sau phản ứng gồm: K+ (0,1 mol), Na+ (0,1 mol), HCO3 

(0,1 mol), 2

3

CO 

(0,05mol)

Vậy: m = mmuối = mcation + manion = 0,1.39 + 0,1.23 + 0,1.61 + 0,05.60 = 15,3

gam  Đáp án: B

Ca(OH)2 0,75M, thu được a gam kết tủa Giá trị của a là

A 1,0 B 7,5 C 5,0 D 15,0.

Hướng dẫn giải

- Ta có: nCO2 = 2,24/22,4 = 0,1 mol,

2

Ca OH

n = 0,1.0,75 = 0,075 mol  nOH

=0,15 mol, nCa2  = 0,075 mol

- PTHH: (1) CO2 OH HCO3 

    (CO2 hết, OH dư)

0,1 0,1 0,1 (mol) (2) 2

HCO OH CO  H O

     (OH hết, HCO3 

dư)

0,05 0,05 0,05 (mol) (3) 2 2

CO  Ca  CaCO

3

CO 

hết, Ca2 dư)

0,05 0,05 0,05 (mol)

 a = m CaCO3= 0,05.100 = 5,0 gam  Đáp án: C

gồm NaOH 0,8M và Ba(OH)2 0,5M Sau khi kết thúc phản ứng thu được x gam kết tủa Giá trị của x là

A 5,91 B 1,97 C 3,94 D 9,85.

Hướng dẫn giải

- Ta có: nCO2 = 3,36/22,4 = 0,15 mol,

2

Ba OH

n = 0,1.0,5 = 0,05 mol, nNaOH = 0,1.0,8 = 0,08 mol   nOH =0,18 mol, nBa2  = 0,05 mol

- PTHH: (1) CO2 OH HCO3 

    (CO2 hết, OH dư)

0,15 0,15 0,15 (mol) (2) 2

HCO OH CO  H O

     (OH hết, HCO3 

dư)

0,03 0,03 0,03 (mol) (3) 2 2

CO  Ba  BaCO

3

CO 

hết, Ba2 dư)

0,03 0,03 0,03 (mol)

 x = m BaCO3= 0,03.197 = 5,91 gam  Đáp án: A

tác dụng và số mol chất kết tủa.

+ Phương pháp giải:

 Bước 1: Tính số mol của các chất đã có đủ dữ liệu (CO2,OH hoặc MCO3)

 Bước 2: Viết phương trình ion rút gọn của các phản ứng

(1) CO2 OH HCO3 

    Nếu OH mà dư thì tiếp tục xảy ra phương trình:

HCO OH CO  H O

(3) 2 2

CO  M  MCO

Bước 3: Căn cứ theo dữ kiện đề bài để xét các trường hợp xảy ra, như:

 TH1: Sau phản ứng (9) HCO3 

hết, HO dư.

 TH2: Sau phản ứng (9) OH hết, HCO3 

dư.

Bước 4: Tính toán theo yêu cầu của đề bài

+ Ví dụ minh họa:

được 2 gam kết tủa Tính giá trị của x?

Hướng dẫn giải

- Ta có: n Ca OH( )2= 0,03 mol  n OH =0,06 mol, nCa2  = 0,03 mol, n CaCO3=

2/100 = 0,02 mol

- Vì n CaCO30,02 mol < 2

Ca

n  ban đầu, nên ta xét 2 trường hợp sau:

+ Trường hợp 1: Sau phản ứng (9) HCO3 

hết, HO dư.

PTHH: (1) CO2 OH HCO3 

    (CO2 hết, OH dư)

x x x (mol) 2) 2

HCO OH CO  H O

     (HCO3 

hết, OH dư)

x x x (mol) (3) 2 2

CO  Ca  CaCO

3

CO  hết, Ca2 dư)

x x x (mol)

 x = n CaCO3= 0,02 mol

+ Trường hợp 2: Sau phản ứng (9) OH hết, HCO3  dư.

PTHH: (1) CO2 OH HCO3 

    (CO2 hết, OH dư)

x x x (mol) (2) 2

HCO OH CO  H O

     (OH hết, HCO3 

dư)

0,06-x 0,06-x 0,06-x (mol) (3) 2 2

CO  Ca  CaCO

3

CO 

hết, Ca2 dư)

0,06-x 0,06-x (mol)

 0,06-x = n CaCO3= 0,02  x = 0,04 mol

Vậy x = 0,02 mol hoặc x = 0,04 mol.

Ví dụ 2 (Trích đề thi ĐH-2007-A): Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lít khí CO2 (ở đktc)

vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2 nồng độ a mol/l, thu được 15,76 gam kết tủa Giá trị của a là

Hướng dẫn giải

- Ta có: n CO2= 2,688/22,4 = 0,12 mol, n BaCO3= 15,76/197 = 0,08 mol.

- Vì n CO2ban đầu = 0,12 mol > nC trongn BaCO3 = 0,08 mol xảy ra trường hợp sau:

PTHH: (1) CO2 OH HCO3 

    (CO2 hết, OH dư)

0,12 0,12 0,12 (mol) (2) 2

HCO OH CO  H O

     (OH hết, HCO3 

dư)

0,08 0,08 0,08 (mol) (3) 2 2

CO  Ba  BaCO

3

CO 

hết, Ba2 dư)

0,08 0,08 (mol)

- Theo PTHH: n OH = 0,12 + 0,08 = 0,2 mol  2,5.a.2 = n OH= 0,2  a = 0,04 lít

 Đáp án: D

Ví dụ 3: Hấp thụ hoàn toàn 1,12 lít khí CO2 (ở đktc) vào 200 ml dung dịch

Ca(OH)2 nồng độ x mol/l, thu được 1 gam kết tủa Giá trị của x là

Hướng dẫn giải

- Ta có: n CO2= 1,12/22,4 = 0,05 mol,

3

CaCO

n = 1/100 = 0,01 mol.

- Vì n CO2ban đầu = 0,05mol > nC trongn CaCO3 = 0,01 mol xảy ra trường hợp sau:

PTHH: (1) CO2 OH HCO3 

    (CO2 hết, OH dư)

0,05 0,05 0,05 (mol) (2) 2

HCO OH CO  H O

     (OH hết, HCO3 

dư)

0,01 0,01 (mol) (3) 2 2

CO  Ca  CaCO

3

CO 

hết, Ca2 dư)

0,01 0,01 (mol)

- Theo PTHH: n OH = 0,05 + 0,01 = 0,06 mol  0,2.x.2 = n OH = 0,06  x = 0,15 lít

 Đáp án: B

Ba(OH)2 0,01M thu được 2,955 gam kết tủa Giá trị của V là

A 0,336 B 0,672

C 0,336 hoặc 1,456 D 0,672 hoặc 2,912.

Hướng dẫn giải

- Ta có: n Ba OH( )2= 4.0,01 = 0,04 mol  n OH =0,08 mol, nBa2  = 0,04 mol,

3

BaCO

n = 2,955/197 = 0,015 mol.

- Vì n BaCO3 = 0,015 mol < 2

Ba

n  ban đầu, nên ta xét 2 trường hợp sau:

+ Trường hợp 1: Gọi x là số mol của CO2 tham gia các phản ứng

PTHH: (1) CO2 OH HCO3 

    (CO2 hết, OH dư)

x x x (mol) (2) 2

HCO OH CO  H O

     (HCO3 

x x x (mol) (3) 2 2

CO  Ba  BaCO

3

CO  hết, Ba2 dư)

x x x (mol)

 x = n BaCO3= 0,015 mol  V = V CO2= 0,015.22,4 = 3,36 lít

+ Trường hợp 2: Gọi x là số mol của CO2 tham gia các phản ứng

PTHH: (1) CO2 OH HCO3 

    (CO2 hết, OH dư)

x x x (mol) (2) 2

HCO OH CO  H O

     (OH hết, HCO3 

dư)

0,08-x 0,08-x (mol) (3) 2 2

CO  Ba  BaCO

3

CO  hết, Ba2 dư)

0,015 0,015 (mol)

 0,08-x = n BaCO3= 0,015  x = 0,065 mol  V = V CO2= 0,065.22,4 = 1,456 lít

Vậy V = 3,36 lít hoặc V = 1,456 lít  Đáp án: C.

Ca(OH)2 0,01M thu được 1,5 gam kết tủa Giá trị của V là

A 0,336 B 2,016

C 0,336 hoặc 2,016 D 0,336 hoặc 1,008.

Hướng dẫn giải

- Ta có: n Ca OH( )2= 3.0,01 = 0,03 mol  n OH =0,06 mol, nCa2  = 0,03 mol, 3

CaCO

n = 1,5/100 = 0,015 mol.

- Vì n CaCO3 = 0,015 mol < 2

Ca

n  ban đầu, nên ta xét 2 trường hợp sau:

+ Trường hợp 1: Gọi x là số mol của CO2 tham gia các phản ứng

PTHH: (1) CO2 OH HCO3 

    (CO2 hết, OH dư)

x x x (mol)

(2) 2

HCO OH CO  H O

x x x (mol) (3) 2 2

CO  Ca  CaCO

3

CO 

hết, 2

Ca dư)

x x x (mol)

 x = n CaCO3= 0,015 mol  V = V CO2= 0,015.22,4 = 3,36 lít