Trong quá trình giảng dạy hóa học ở trường phổ thông tôi thấy phương pháp dùng sơ đồ phản ứng để củng cố và mở rộng kiến thức làm cho học sinh rất hứng thú,vì nếu giáo viên khéo léo lập
Trang 1PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ.
Hóa học là bộ môn khoa học thực nghiệm có lí luận Trong quá trình giảng dạy hóa học ở trường phổ thông tôi thấy phương pháp dùng sơ đồ phản ứng để củng cố và mở rộng kiến thức làm cho học sinh rất hứng thú,vì nếu giáo viên khéo léo lập ra những sơ đồ phản ứng đi từ dễ đến khó ,từ vận dụng kiến thức cơ bản trọng tâm đến những phản ứng có tính tư duy cao thì học sinh có cảm giác là mình hiểu được bài và cũng vận dụng được Vì vậy,ở chương trình hóa học THPT học sinh nắm phương pháp này chỉ cần biết những cái đã có trong sách giáo khoa,tài liệu tham khảo và gặp ít khó khăn trở ngại khi viết một phản ứng mở rộng khác
Đây một trong những phương pháp hay,dễ học và học sinh cũng có thể vận dụng những sơ đồ đã học ở chương trước và tự lập sơ đồ cho chương sau Là giáo viên trực tiếp giảng dạy học sinh tôi thấy phương pháp này có thể vận dụng được cho nhiều đối tượng học sinh vì tuỳ năng lực của học sinh mà giáo viên có thể thiết kế một sơ đồ ở mức độ phù hợp với các em
Sau khi đã nghiên cứu xong tôi đã áp dụng vào thực tiễn nhiều năm trở lại đây thấy đa số đều nắm được cách xác định sản phẩm hoàn thành các phương trình phẩn ứng đó.Vì vậy tôi đã mạnh dạn viết chuyên đề này thành bản sáng kiến kinh nghiệm:
“Dùng sơ đồ phản ứng để ôn tập lí thuyết theo từng chương lớp 12 phần vô cơ”để đồng nghiệp góp ý và hoàn thiện cho tôi trong quá trình dạy học.
Ứng dụng của đề tài này không chỉ là cách xác định sản phẩm của phản ứng
mà còn rèn cho học sinh kĩ năng tổng hợp kiến thức tổng hợp theo chương và mở rộng theo từng chủ đề tổng hợp nữa Đề tài này với mục đích chính là vận dụng cho được nhiều đối tượng học sinh và rất hiệu quả
Trang 2PHẦN II: NỘI DUNG
I CƠ SỞ LÍ LUẬN:
Bản chất của phương pháp dùng sơ đồ phản ứng để ôn tập là tổng hợp ,mở rộng tính chất hoá học ,ứng dụng và điều chế các chất,cũng như mối quan hệ giữa các chất đó.
II THỰC TRẠNG.
1.Thuận lợi:
Khi dùng sơ đồ phản ứng từ dễ đến khó thì học sinh rất hứng thú học và có tính tò mò để tìm ra những phản ứng có tính tư duy cao hơn
2 Khó khăn
Kiến thức mà học sinh tiếp nhận theo chương trình sách giáo khoa là rời rạc và không hiểu quy luật nếu như không được giáo viên hệ thống, tổng kết thành chuyên đề sau khi đã học xong thì sự hình thành môi quan hệ giữa các chất về tính chất hoá học học sinh khó nhớ hơn
Các sơ đồ phản ứng loại này ở trong sách giáo khoa cũng như một số sách tham khảo chỉ viết sơ đồ rất đơn giản mà ít có phản ứng mang tính tư duy cao ,nếu giáo viên không kiên trì đầu tư gọt rũa những sơ đồ chất lượng thì tính hiệu quả sẽ giảm đi
Đó là một số thực trạng đặt ra mà trong thực tế giảng dạy thường mắc phải Vì vậy cần có một đề tài nghiên cứu vấn đề này về cách suy luận logic, liên kết giữa các bài đã học và thời điểm đưa ra thực hiện cho phù hợp với đối tượng
để học sinh tiếp thu cũng như giáo viên dạy không được coi đây là vấn đề khó nữa
Đứng trước thực trạng trên tôi đã phát hiện ra sau một thời gian tự nghiên cứu và tìm tòi tài liệu liên quan cuối cùng cũng đưa ra được một phương pháp suy luận logic để có thể hướng dẫn cho học sinh tự nghiên cứu.Tuy nhiên thực trạng trên chỉ có thể giải quyết được sau khi học sinh học xong các bài trong một chương Sau đây là cách thực hiện để giải quyết các vấn đề ở trên
Trang 3III GIẢI PHÁP
1 Các bước tiến hành
Chọn thời gian thích hợp để dạy ôn cho học sinh chuyên đề này: là sau khi học xong các bài trong một chương
Chọn đối tượng để dạy: là học sinh từ yếu đến khá giỏi ở tất cả các khối, lớp giúp cho học sinh ôn lại các phản ứng đã có trong sách giáo khoa và tài liệu tham khảo
2 Cách tiến hành:
kim lo¹i nhãm IA
PhÇn A tãm t¾t lý thuyÕt
I- kim lo¹i
1- T¸c dông víi phi kim:
2Na + O2 t0 Na2O2 2Na + Cl2 t0 2NaCl
2- T¸c dông víi dung dÞch axit:
NÕu Na d: 2Na + 2H2O 2NaOH + H2
3- T¸c dông víi níc:
2Na + 2H2O 2NaOH + H2
4- T¸c dông víi dung dÞch muèi:
C¸c kim lo¹i kiÒm khi cho vµo dung dÞch muèi sÏ t¸c dông víi níc dung dÞch baz¬, baz¬ t¹o thµnh cã thÓ t¸c dông tiÕp víi muèi:
2NaOH + CuSO4 Na2SO4 + Cu(OH)2
5- §iÒu chÕ:
2NaCl đpnc 2Na + Cl2
4NaOH đpnc 4Na + O2 + 2H2O
II- oxit
1- T¸c dông víi níc dung dÞch baz¬ kiÒm:
Na2O + H2O 2NaOH
2- T¸c dông víi axit muèi + níc:
3- T¸c dông víi oxit axit muèi: Na2O + CO2 Na2CO3
II- Hidroxit
2- T¸c dông víi oxit axit muèi + níc:
Trang 4CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O CO2 + NaOH NaHCO3
2
CO
NaOH
: Tạo muối Na2CO3
2
CO
NaOH
3- Tác dụng với dung dịch muối muối mới + bazơ mới (có một chất kết tủa !)
4- Tác dụng với Al, Zn, các oxit và các hidroxit của chúng:
2
3
H2
Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O
Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O
IV- muối cacbonat - hidrocacbonat
1- Muối cacbonat
hồng) : CO2
3 + OH
Tác dụng với dung dịch axit:
- Cho từ từ dung dịch axit HCl vào dung dịch Na2CO3:
Na2CO3 + HCl NaHCO3 + NaCl (giai đoạn 1)
NaHCO3 + HCl NaCl + CO2 + H2O (giai đoạn 2)
- Cho từ từ dung dịch Na2CO3 vào dung dịch axit HCl:
Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO2 + H2O
- Sục khí CO2 vào dung dịch Na2CO3: Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3
- Tác dụng với dung dịch muối: Na2CO3 + CaCl2 2NaCl + CaCO3
2- Muối hidrocacbonat
- Tác dụng với dung dịch axit: KHCO3 + HCl KCl + CO2 + H2O
- Tác dụng với dung dịch bazơ:
NaHCO3 + Ca(OH)2 (d) CaCO3 + NaOH + H2O
- Phản ứng nhiệt phân: 2NaHCO3 t0 Na2CO3 + CO2 + H2O
V- muối clorua
- Phản ứng điện phân:
2NaCl + 2H2O đpdd, mn 2NaOH + Cl2 + H2 ; 2NaCl đpnc Na + Cl2
- Phản ứng với H2SO4 đặc (điều chế HCl trong PTN):
NaCl (tinh thể) + H2SO4 (đặc) NaHSO4 + HCl
2NaCl (tinh thể) + H2SO4 (đặc) t0 Na2SO4 + 2HCl
VI- muối nitrat
Trang 5- Phản ứng nhiệt phân: 2KNO3 t 2KNO2 + O2
Ví dụ cho Cu vào dung dịch chứa KNO3 và H2SO4 loãng:
3 + 8H+ 3Cu2+ + 2NO + 4H2O
Phần B- chuỗi pHảN ứNG
1 Sơ đồ 1
KClO KClO 3 KCl
K KCl KNO 3 KNO 2
K 2 SO 4 KCl KOH
2 Sơ đồ 2
KOH K[Al(OH) 4 ] KHCO 3 K 2 CO 3
K 2 O KOH
KCl K KOH KClO 3 KCl
3 Sơ đồ 3
Na NaCl
Na 2 O NaOH NaAlO 2 NaHCO 3 NaCl Na 2 SO 4
4 Sơ đồ 4
KH KCl KOH K[Al(OH) 4 KOH
K KHCO 3
K 2 SO 4 KOH KClO 3 KCl K 2 CO 3
kim loại nhóm IIA
Phần A tóm tắt lý thuyết
I- kim loại
2- Tác dụng với nớc: (chỉ các kim loại Ca, Sr, Ba phản ứng)
Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2
3- Tác dụng với dung dịch muối:
Các kim loại kiềm thổ (Ca, Sr, Ba) khi cho vào dung dịch muối sẽ tác dụng với nớc dung dịch bazơ, bazơ tạo thành có thể tác dụng tiếp với muối:
Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2
Ca(OH)2 + CuSO4 CaSO4 + Cu(OH)2
4- Điều chế: Điện phân nóng chảy muối halogenua: CaCl2 đpnc Ca + Cl2
II- oxit
1- Tính tan: CaO tan, BaO tan, SrO tan, MgO không tan
2- Tác dụng với nớc dung dịch bazơ kiềm: (chỉ CaO, SrO và BaO tác dụng)
3- Tác dụng với axit muối + nớc:
(1)
(10)
(8) (7)
77(
7)
(5)
(9)
(2) (6)
(1)
(2)
(3)
(4) (5) (6)
(7) (8) (9)
(9) (6(
(6)
(11)
(10)
(4) (7)
(1)
(2) (4)
(11)
( 5) (7)
( 65 ) ((5) 6(8)
Trang 64- Tác dụng với oxit axit muối: CaO + CO2 CaCO3
III- Hidroxit
1- Tác dụng với dung dịch axit muối + nớc:
2- Tác dụng với oxit axit muối + nớc: (chỉ Ca(OH)2, Sr(OH)2 và Ba(OH)2 tác dụng) CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O 2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2
Dấu hiệu nhận biết sự tạo thành muối axit:
- Đun nóng dung dịch sau phản ứng , xuất hiện kết tủa:
Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O
- Cho dung dịch kiềm vào dung dịch sau phản ứng, xuất hiện kết tủa:
Ca(HCO3)2 + 2NaOH CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O
- Cho dung dịch axit mạnh vào dung dịch sau phản ứng, có khí bay ra:
Ca(HCO3)2 + 2HCl CaCl2 + 2CO2 + 2H2O
3- Tác dụng với dung dịch muối:
Ca(OH)2 + Na2SO4 CaSO4 + 2NaOH
Ca(OH)2 (d) + NaHCO3 CaCO3 + NaOH + H2O
4- Tác dụng với Al, Zn, các oxit và các hidroxit của chúng:
2Al + Ba(OH)2 + 2H2O Ba(AlO2)2 + 3H2
2Al(OH)3 + Ba(OH)2 Ba(AlO2)2 + 4H2O
IV- muối cacbonat - hidrocacbonat
1- Muối cacbonat
- Phản ứng nhiệt phân: Các muối cacbonat của kim loại nhóm IIA đều bị nhiệt phân tạo thành oxit kim loại và CO2:
- Tác dụng với dung dịch axit:
CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O
- Phản ứng hoà tan kết tủa khi sục khí CO2:
CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2
2- Muối hidrocacbonat
- Tác dụng với dung dịch axit:Ca(HCO3)2 + 2HCl CaCl2 + 2CO2 + 2H2O
- Tác dụng với dung dịch bazơ:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3 + 2H2O
Ca(HCO3)2 + 2NaOH CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O
- Phản ứng nhiệt phân khi đun nóng trong dung dịch::
Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O
V- muối clorua
- Phản ứng điện phân: CaCl2 Ca + Cl2
Trang 7(1)
(3)
(2)
(8) (4)
VI- Muối sunfat
1- Tính tan: MgSO4 tan, CaSO4 không tan, BaSO4 không tan
2- Tác dụng với dung dịch bazơ kiềm: MgSO4 + 2NaOH Mg(OH)2 +
Na2SO4
3- Tác dụng với dung dịch muối: MgSO4 + Na2CO3 MgCO3 + Na2SO4
1 Sơ đồ 1
CaH 2 CaO Ca(OH) 2 Ca(HCO 3 ) 2 Ca(HCO 3 ) 2
Ca CaCO 3
CaCl 2 Ca(OH) 2 CaOCl 2 CaCl 2 Ca(NO 3 ) 2 2 Sơ đồ 2 Ba(OH) 2 Ba(AlO 2 ) 2 ] Ba(HCO 3 ) 2 BaCO 3 BaO BaCl 2 BaCO 3 BaO BaCl 2 Ba Ba(OH) 2 3 Sơ đồ 3 Chọn các muối A, B thích hợp của bari để hoàn thành sơ đồ phản ứng: A Ba(OH) 2 B
Ba BaO BaCO 3
4 Sơ đồ 4 CaCl 2 Ca(OH) 2 Ca(HCO 3 ) 2 CaSO 4 CaO Ca CaSO 4 CaO CaCO 3 CaCl 2 Ca Ca(OH) 2 5 Sơ đồ 5 BaCl 2 BaO BaCO 3 BaCl 2 Ba(OH) 2 Ba
BaH 2 Ba(OH) 2 Ba(HCO 3 ) 2 BaCO 3 BaO 6 Sơ đồ 6
A
Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3 CaCl 2 Ca(OCl) 2 CaCl 2
B
Nhôm và hợp chất Phần A tóm tắt lý thuyết I nhôm 1 Tác dụng với phi kim Khi đốt nóng, nhôm tác dụng với nhiều phi kim nh oxi, lu huỳnh, halogen 4Al + 3O2 t0 2Al2O3 2Al + 3Cl2 t0 2AlCl3 2 Tác dụng với axit a Dung dịch axit HCl và H2SO4 loãng giải phóng hidro: 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3 H2 2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2 b Dung dịch H2SO4 đặc, nóng: 2Al + 6H2SO4 (đặc) t0 Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Chú ý: Al không tan trong dung dịch H2SO4 đặc nguội! (1) (2) (4) (3) (7) (10) (12) (11) (5) (6)
(8) (9)
(2) (3) (9) (8) (6) (11) (1) (5) (10) (4) (7) (1) (2) (3) (8) (9) (11) (5) (10) (4)
(6)
(12)
(12)
(6)
(7)
(1)
(8)
333 (3)
22(
2)
(4)
(13)
(5)
(17)
(9)
(6)
(5)
(7)
(1)
(2)
(3)
(4)
(6)
(7)
(8)
(9) (5)
Trang 8c Dung dịch HNO3:
với số oxi hoá thấp hơn của nitơ: NH4NO3 ; N2 ; N2O ; NO ; NO2
10Al + 36HNO3 10Al(NO3)3 + 3N2 + 18H2O
8Al + 30HNO3 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O
3 Tác dụng với nớc :2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2
đã ngăn cản phản ứng Thực tế coi Al không tác dụng với nớc!
4 Tác dụng với dung dịch kiềm
2Al + Ba(OH)2 + 2H2O Ba(AlO2)2 + 3H2
5 Tác dụng với dung dịch muối
2Al + 3CuSO4 Al2(SO4)3 + 3Cu
6 Tác dụng với oxit kim loại (phản ứng nhiệt nhôm):
a Khái niệm
Nhiệt nhôm là phơng pháp điều chế kim loại bằng cách dùng Al kim để khử oxit kim loại thành kim loại ở nhiệt độ cao trong điều kiện không có không khí
b Phạm vi áp dụng
Phản ứng nhiệt nhôm chỉ sử dụng khi khử các oxit của kim loại trung bình và yếu nh: oxit sắt, (FeO, Fe2O3, Fe3O4) oxit đồng, oxit chì
II nhôm oxit
1 Tính chất vật lý: Là chất rắn màu trắng, không tan trong nớc
2 Tính chất hoá học: (Tính chất lỡng tính)
Tác dụng với dung dịch axit:
Al2O3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2O
Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O
hoặc: Al2O3 + 2NaOH + 3H2O 2Na[Al(OH)4]
- Cho Al tác dụng với oxi
- Nhiệt phân Al(OH)3 : 2Al(OH)3 t0 Al2O3 + 3H2O
III nhôm hidroxit
1 Tính chất vật lý: Là chất kết tủa keo màu trắng, không tan trong nớc
2 Tính chất hoá học: (Tính chất lỡng tính)
Tác dụng với dung dịch axit:
Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O
2Al(OH)3 + Ba(OH)2 Ba(AlO2)2 + 4H2O
Chú ý: Al(OH)3 không tan đợc trong các dung dịch bazơ yếu nh NH3, Na2CO3
Trang 93 Điều chế
a Từ dung dịch muối Al3+ nh AlCl3, Al(NO3)3, Al2(SO4)3:
- Tác dụng với dung dịch bazơ yếu (dung dịch NH3, dung dịch Na2CO3 ):
AlCl3 + 3NH3 + 3H2O Al(OH)3 + 3NH4Cl
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O 2Al(OH)3 + 6NaCl + 3CO2
Al(OH)3 tạo thành tan dần khi cho kiềm d:
Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O
b Từ dung dịch muối aluminat (NaAlO2 , Ba(AlO2)2 ):
- Tác dụng với dung dịch axit yếu (khí CO2, dung dịch NH4Cl, dung dịch AlCl3 : NaAlO2 + CO 2 + 2H2O Al(OH)3 + NaHCO3
NaAlO2 + NH4Cl + H2O Al(OH)3 + NaCl + NH3
3NaAlO2 + AlCl3 + 3H2O 4Al(OH)3 + 3NaCl
- Tác dụng với dung dịch axit mạnh (dung dịch HCl ):
NaAlO2 + HCl + H2O Al(OH)3 + NaCl
Al(OH)3 tạo thành tan dần khi cho axit d:
Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O
Tổng quát: NaAlO2 + 4HCl AlCl3 + NaCl + 2H2O
IV muối nhôm
Hầu hết các muối nhôm đều tan trong nớc và tạo ra dung dịch có môi trờng axit yếu làm chuyển quỳ tím thành màu hồng:
[Al(H2O)]3+ + H2O [Al(OH)]2+ + H3O+
Một số muối nhôm ít tan là: AlF3 , AlPO4
Muối nhôm sunfat có khả năng tạo phèn Công thức của phèn chua là
K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O
Điều chế phèn nhôm:
Al2(SO4)3 + K2SO4 + 24H2O 2KAl(SO4)2.12H2O
V Sản xuất nhôm
Nguyên liệu để sản xuất nhôm là quặng boxit Al2O3.nH2O Quặng boxit thờng lẫn các tạp chất là Fe2O3 và SiO2 Ngời ta làm sạch nguyên liệu theo trình tự sau:
Loại bỏ đợc tạp chất không tan là Fe2O3, đợc dung dịch hỗn hợp hai muối là natri aluminat và natri silicat:
Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O
SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O
Sục CO2 vào dung dịch, Al(OH)3 tách ra:
NaAlO2 + CO 2 + 2H2O Al(OH)3 + NaHCO3
Lọc và nung kết tủa Al(OH)3 ở nhiệt độ cao (> 900oC) ta đợc Al2O3 khan
Điện phân nóng chảy Al2O3 với criolit (3NaF.AlF3 hay Na3AlF6) trong bình điện phân với hai điện cực bằng than chì, thu đợc nhôm:
kết tinh
Trang 101500 0 C
(5) (1)
(6)
nóng chảyđiện phân + HCl
+ NaOH + Z
+ X + Z
+ Y + Z
2Al2O3 dpnc 4Al + 3O2
Các phản ứng phụ xảy ra trên điện cực: khí oxi ở nhiệt độ cao đã đốt cháy dơng cực là cacbon, sinh ra hỗn hợp khí là CO và CO2 theo các phơng trình:
C + O2 CO2 2C + O2 2CO
Sự khử ion Al3+ trong Al2O3 là rất khó khăn, không thể khử đợc bằng những chất khử thông thờng nh C, CO, H2
Phần B- chuỗi pHảN ứNG của nhôm
1 Sơ đồ 1
Al Al 2 O 3 Al(NO 3 ) 3 Al(OH) 3 Na[Al(OH) 4 ]
Al(OH) 3 Al 2 O 3 Na[Al(OH) 4 ] Al 2 (SO 4 ) 3 KAl(SO 4 ) 2 12H 2 O
2 Sơ đồ 2
Al 2 O 3 Al(NO 3 ) 3 KAlO 2
Al AlCl 3 Al Fe
NaAlO 2 Al(OH) 3 Al 2 O 3
3 Sơ đồ 3
Al 2 S 3 Al(OH) 3 Ba(AlO 2 ) 2 Al(OH) 3
Al Al 2 O 3
Al 4 C 3 Al(OH) 3 K[Al(OH) 4 Al(NO 3 ) 3
4 Sơ đồ 4
Al KAlO 2
Al 2 O 3 NaAlO 2 Al(OH) 3 Ba(AlO 2 ) 2
AlCl 3 Al 2 (SO 4 ) 3
5 Sơ đồ 5
Cho M là một kim loại Viết các phơng trình phản ứng theo dãy biến hóa sau:
B
M D E M
C
(Trích đề thi tuyển sinh ĐH - CĐ khối A năm 2003)
6 Sơ đồ 6
Chọn các muối A, B thích hợp của nhôm để hoàn thành sơ đồ phản ứng:
A Al(OH)3 B
Al Al2O3 Al(NO3)3
7 Sơ đồ 7
Hãy chọn các chất A, B, C, D thích hợp từ các chất Al2O3, AlCl3, Na[Al(OH)4], Al(NO3)3 để hoàn thành sơ đồ biến hóa sau:
Trang 10
Al
(5) (6)
(8) (9) (11 )
(12) (7)
(10)
(3)
(6)
(8)
(9)
(5)
(7)
(2) (10)
8(8)
7(7)
(4) (9)
(1)
(2)
(3)
(4) (5) (6)
(7) (8) (9)
(6)
(9) (12