skkn rèn luyện kĩ năng giải bài tập dạng oxit axit phản ứng với dung dịchkiềm dành cho học sinh giỏi

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO MỎ CÀY NAM TRƯỜNG THCS HƯƠNG MỸ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: RÈN LUYỆN KỸ NĂNG GIẢI BÀI TẬP DẠNG OXIT PHẢN ỨNG VỚI DUNG DỊCH KIỀM CHO HỌC SINH KHÁ GIỎI Đề

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO MỎ CÀY NAM

TRƯỜNG THCS HƯƠNG MỸ

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Đề tài:

RÈN LUYỆN KỸ NĂNG GIẢI BÀI TẬP DẠNG OXIT

PHẢN ỨNG VỚI DUNG DỊCH KIỀM CHO HỌC SINH KHÁ GIỎI

Đề tài thuộc ĩnh vực chuyên môn: Giảng dạy

Họ và tên người thực hiện: Nguyễn Thanh Tùng Chức vụ: Tổ Trưởng - Giảng dạy môn Hóa học Sinh hoạt tổ chuyên môn: Sinh - Hóa

Mỏ Cày Nam, tháng 02/2012

2

PHẦN MỞ ĐẦU

I BỐI CẢNH CỦA ĐỀ TÀI :

Mục đích của việc dạy học môn Hóa học không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ cho học sinh những kiến thức, những kĩ năng hóa học cơ bản, phổ thông, mà còn phải đặc biệt quan tâm đến việc bồi dưỡng cho học sinh năng lực suy nghĩ độc lập, sáng tạo, năng lực năng lực giải quyết vấn đề để tạo ra những kiến thức mới, những phương pháp lĩnh hội mới một cách nhạy bén, hiệu quả, nhất là đối với học sinh có năng khiếu

Giúp học sinh vận dụng linh hoạt kiến thức lí thuyết, hiểu rõ bản chất phản ứng hóa học, rèn luyện kĩ năng giải bài tập Hóa học, yêu thích bộ môn, yêu chân lí khoa học, góp phần nâng cao chất lượng học sinh giỏi

II LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI :

Nhằm phát huy tốt năng lực học tập của học sinh ở bộ môn Hóa, giúp các

em có đủ kiến thức tham dự các kỳ thi học sinh giỏi của Trường, Huyện, Tỉnh Trong môn hoá học thì bài tập hoá học có một vai trò quan trọng, nó là nguồn cung cấp kiến thức mới, vận dụng kiến thức lí thuyết, giải thích các hiện tượng trong đời sống, các quá trình của phản ứng hoá học, giúp tính toán các đại lượng: lượng chất tạo thành sau phản ứng khi biết lượng chất tham gia phản ứng và ngược lại Việc giải bài tập sẽ giúp học sinh củng cố kiến thức lí thuyết đã được học, vận dụng linh hoạt vào bài làm

Để giải được bài tập hóa học đòi hỏi học sinh không chỉ nắm vững các tính chất hoá học của các chất đã học, định dạng được bài tập và đưa ra hướng giải phù hợp và chính xác Nhưng đối với nhiều dạng bài tập thì nếu học sinh không nắm được bản chất của các phản ứng thì việc giải bài toán hóa học sẽ gặp rất nhiều khó khăn và thường là giải sai như dạng bài tập: Phản ứng của oxit axit với dung dịch kiềm, một trong những chuyên đề quan trọng trong nội dung bồi dưỡng Học sinh giỏi

Qua thực tế giảng dạy, tôi nhận thấy đây là dạng bài tập tương đối khó, thường gặp trong các bài toán hóa học, và học sinh gặp không ít khó khăn khi làm

bài Chính vì thế tôi chọn đề tài : “ Rèn luyện kĩ năng giải bài tập dạng oxit axit

phản ứng với dung dịch kiềm dành cho Học sinh giỏi ”

III PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU :

Đề tài áp dụng cho giáo viên dạy môn Hóa trường trung học cơ sở trong việc hình thành kiến thức kĩ năng cơ bản đến nâng cao, từ đó giúp học sinh có khả năng

tư duy sáng tạo trong việc định hướng và giải bài toán hóa học nói chung và dạng

bài tập Phản ứng của oxit axit với dung dịch kiềm nói riêng

IV MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU :

Giúp học sinh nắm vững bản chất phản ứng của oxit axit với dung dịch kiềm, từ đó khắc sâu kiến thức, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo giải bài tập Hóa học mà trong giờ học chính khóa các em không có điều kiện tiếp cận

Phát huy tính tích cực và tạo hứng thú cho học sinh trong học tập, đặc biệt học sinh chủ động hơn trong việc thực hành bài tập, tạo niềm say mê, yêu thích bộ môn

Đáp ứng nhu cầu đổi mới phương pháp trong giảng dạy nói chung, đối với

bộ môn Hóa nói riêng

Là tài liệu cần thiết cho việc ôn tập và bồi dưỡng học sinh giỏi và giúp giáo viên hệ thống hoá được kiến thức, phương pháp dạy học, góp phần nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy – học Hóa học, nhất là công tác bồi dưỡng học sinh năng khiếu

V ĐIỂM MỚI TRONG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU :

Giáo viên có thể giúp học sinh giải quyết vấn đề một cách linh hoạt và nhanh nhất, phát huy tính tư duy sáng tạo, đáp ứng chuẩn kiến thức, chuẩn kỹ năng của môn học

Học sinh nắm được bản chất của phản ứng nên các em cảm thấy dễ hiểu, hiểu sâu sắc vấn đề giải thích được nguyên nhân dẫn đến các trường hợp của bài toán

Có thể áp dụng cho nhiều đối tượng học sinh : học sinh đại trà trên lớp, áp dụng cho đối tượng học sinh khá giỏi

4

Tài liệu này giúp ôn tập, bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 9, dùng cho các học sinh khối trung học phổ thông hoặc giáo viên có thể tham khảo

PHẦN NỘI DUNG

I CƠ SỞ LÍ LUẬN :

Hóa học là bộ môn khoa học tự nhiên mà học sinh được tiếp cận muộn nhất, nhưng lại có vai trò quan trọng trong nhà trường phổ thông Môn Hóa học cung cấp một hệ thống kiến thức phổ thông, cơ bản và thiết thực đầu tiên về Hóa học, rèn luyện cho học sinh óc tư duy sáng tạo và khả năng trực quan nhanh nhạy Vì vậy giáo viên cần hình thành ở các em một kĩ năng cơ bản, thói quen học tập và làm việc khoa học, làm nền tảng để các em phát triển nhận thức và năng lực hành động Hình thành cho các em những phẩm chất cần thiết như kiên trì, chính xác, yêu thích khoa học

Học hóa học không những học sinh học lí thuyết mà còn đòi hỏi học sinh vận dụng lí thuyết được học vào giải quyết các bài tập

Đối với việc giải được một bài toán hoá học (tính theo phương trình hoá học) thì bước đầu tiên học sinh phải viết được chính xác các phương trình hoá học rồi mới tính đến việc làm tới các bước tiếp theo (xác định đề bài, xây dựng hướng giải ) và một khi nếu viết sai phương trình phản ứng thì việc tính toán không đem lại kết quả

Mặt khác kĩ năng giải toán hóa học chỉ được hình thành khi học sinh nắm vững lí thuyết (tính chất hóa học của các chất ) biết vận dụng kiến thức vào giải bài tập, kèm theo đó là phải hình thành ở học sinh thói quen phân tích đề bài và định hướng được cách làm đây là một kỹ năng rất quan trọng đối với việc giải một bài toán hóa học

Do đó để hình thành được kĩ năng giải bài tập dạng Oxit axit phản ứng với dung dịch kiềm, ngoài việc giúp học sinh nắm được bản chất của phản ứng thì giáo viên phải hình thành cho học sinh một mô hình giải (các cách giải ứng với từng trường hợp ) 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

Chính vì vậy việc cung cấp cho học sinh các cách giải bài toán Oxit axit phản ứng với dung dịch kiềm, đặc biệt là xây dựng cho các em phương pháp giải

và các kỹ năng phân tích đề để định hướng đúng khi làm bài tập là điều rất cần thiết, nó giúp học sinh có tư duy khoa học khi học tập hoá học nói riêng và các môn học khác nói chung nhằm nâng cao chất lượng trong giảng dạy và học tập của giáo viên và học sinh

Dựa trên đặc điểm của tâm lí lứa tuổi học sinh, các em hay thích tìm tòi khám phá những điều mới bằng chính năng lực của mình

II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ :

Đối với dạng bài tập : Phản ứng của Oxit axit với dung dịch kiềm thường gặp trong các bài về tính chất hóa học của oxit axit (CO2, SO2), tính chất hóa học của dung dịch bazơ (NaOH, Ca(OH)2), hay tính chất hóa học của axit cacbonic, muối cacbonat, và với bản chất của phản ứng giải thích được nhiều hiện tượng trong tự nhiên ( sự hình thành các thạch nhũ trong các hang động, sự vững chãi của bức tường thành xây bằng vữa vôi ) nhưng trong chương trình chính khóa chỉ dừng lại ở mức độ cơ bản ( oxit axit + dd Bazơ  Muối + H2O), hoặc không có điều kiện để mở rộng thêm kiến thức Chính vì thế học sinh còn lúng túng và khó khăn khi gặp phải những bài toán dạng này trong các kì thi Học sinh giỏi

Việc học tập của học sinh chủ yếu ở giờ học chính khóa, nên thời gian ôn tập, củng cố và hướng dẫn cho học sinh không có

Đổi mới phương pháp dạy học, giúp học sinh khắc sâu được kiến thức, tạo niềm say mê, hứng thú với môn học của giáo viên còn chậm hoặc ít quan tâm nên làm cho các em gặp bài tập dạng này cảm thấy trở nên “ khó nuốt ”

Với bản chất của phản ứng, để viết được phương trình hoá học chính xác, học sinh phải hiểu được phản ứng diễn ra theo cơ chế nào? Khi một oxit axit phản ứng với dung dịch kiềm thì có thể tạo ra muối trung hoà, muối axit hoặc hỗn hợp

cả hai muối Điều khó đối với học sinh là phải biết xác định sản phẩm của phản ứng, từ đó mới viết được phương trình hoá học chính xác và định ra hướng giải của bài toán

6

Trên cơ sở đó, việc rèn luyện kĩ năng giải bài tập dạng phản ứng của oxit axit với dung dịch kiềm là rất cần thiết, giúp học sinh đủ kiến thức, tự tin trong các

kì thi, góp phần nâng cao số lượng và chất lượng Học sinh giỏi

III CÁC BIỆN PHÁP ĐÃ TIẾN HÀNH GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ :

III.1 Bản chất trung hòa của phản ứng oxit axit (CO2,SO2) với dung dịch kiềm hoá trị I (NaOH, KOH ) hay kiềm hoá trị II (Ca(OH)2 , Ba(OH)2) :

Ta biết rằng CO2,SO2 là hai anhidric của hai axit H2CO3 , H2SO3 , do đó khi hai oxit này gặp nước chúng nhanh chóng biến thành hai axit tương ứng :

CO2 + H2O  H2CO3 , SO2 + H2O  H2SO3

Nhưng hai axit này rất yếu và không bền trong môi trường trung tính, và nhất là trong môi trường axit, chúng nhanh chóng bị phân hủy thành CO2, SO2 bay lên Nhưng khi ta sục hai khí này vào dung dịch kiềm ( chứa nhóm –OH) thì hai axit này bắt buộc thể hiện tính axit để trung hòa bazơ theo sơ đồ :

H (axit) + OH (bazơ)  H2O

Tùy theo số mol của bazơ (OH) mà axit có thể giải phóng 1 hay 2 mol H (axit) để trung hòa OH theo sơ đồ :

CO2 + H2O  H2CO3 OH H + HCO3 OH 2H + CO3 x(mol) x(mol) x(mol) x(mol) 2x(mol) x(mol) Qua sơ đồ ta thấy ngay : x(mol) khí CO2 sục vào dung dịch kiềm thì tùy theo

số mol OH mà CO2 “phóng” ra từ x đến tối đa 2x (mol) H để triệt tiêu OH

Mặt khác, ta cũng dễ thấy : n mol NaOH (KOH) thì có chứa n mol OH :

nOH = nNaOH = nKOH

Và n mol Ca(OH)2 (Ba(OH)2) thì có chứa 2n mol OH :

nOH = 2n

2

2

Ba OH

Như vậy : qua sơ đồ trên và các kết quả, ta rút ra các hệ quả quan trọng sau :

Hệ quả 1 :

* Nếu n OH  x thì phản ứng chỉ tạo muối HCO3 (nếu xảy ra dấu “=” ) và tạo muối HCO3 và còn dư CO2 (nếu xảy ra dấu “<”) Khi đó ta có phương trình phản ứng :

CO2 + H2O  H2CO3 (1)

H2CO3 + NaOH  NaHCO3 + H2O (2)

Vì (1) và (2) xảy ra liên tục nên ta viết gộp và đơn giản thành :

CO2 + NaOH  NaHCO3

Hay 2CO2 + Ca(OH)2  Ca(HCO3)2

Và khi tính số mol muối axit thì phải tính theo số mol chất kiềm

* Nếu n OH  2x thì phản ứng chỉ tạo muối trung hòa (nếu xảy ra dấu “=” ) và tạo

muối trung hòa và còn dư chất kiềm (nếu xảy ra dấu “>”) Khi đó ta có phương trình phản ứng:

CO2 + H2O  H2CO3 (1’)

H2CO3 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O (2’)

Vì (1’) và (2’) xảy ra liên tục nên ta viết gộp và đơn giản thành :

CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O

Hay CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O

Và khi tính số mol muối trung hòa thì phải tính theo số mol CO2 hay SO2

* Nếu x < n OH < 2x : thì phản ứng tạo ra cả hai muối Khi đó phải viết cả hai phản

ứng : CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O

CO2 + NaOH  NaHCO3

Hay CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O

2CO2 + Ca(OH)2  Ca(HCO3)2

Hệ quả 2 :

Khi phản ứng đã có tạo ra muối trung hòa (dù rất ít) cũng không được nói CO2 dư

mà chỉ có thể lượng CO2 mà ta tưởng là dư đó đã biến thành muối axit :

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O

CO2 dư + CaCO3 + H2O  Ca(HCO3)2

Hệ quả 3 :

Sục V(lít) khí CO2 vào dung dịch có chứa n(mol) kiềm mà ta chỉ thu được n’(mol) muối trung hòa (Với n’<n) thì có thể dư chất kiềm hay lượng chất kiềm mà ta tưởng là dư đó đã biến ra muối axit Như thế sẽ có hai giá trị của V:

Trường hợp 1: CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O

8

Trường hợp 2 : CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O

2CO2 + Ca(OH)2 dư  Ca(HCO3)2

Hệ quả 4 :

Thể tích dung dịch kiềm tối thiểu để hấp thụ hết một lượng khí CO2 hay SO2 cho trước chính là thể tích dung dịch kiềm vừa đủ để biến toàn bộ lượng khí CO2 hay

SO2 đó thành muối axit

Tóm lại :

Khi cho oxit axit (CO 2 , SO 2 ) vào dung dịch kiềm hoá trị I (NaOH, KOH) có các trường hợp sau xảy ra:

Nếu biết thể tích hoặc khối lượng của oxit axit và dung dịch kiềm thì trước hết ta phải tính số mol của cả 2 chất tham gia rồi lập tỉ số

1 NaHCO3 và Na2CO3 2

n

n

(NaOH,KOH)

(CO ,SO )

NaHCO3 Na2CO3

Nếu :

n

n

(NaOH,KOH)

(CO ,SO ) ≤ 1 (Tạo muối axit ) (xảy ra cả hai phản ứng)

CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O (1)

CO2 dư + Na2CO3 hết + H2O  2NaHCO3 (2)

Nếu:

n

n

(NaOH,KOH)

(CO ,SO ) ≥ 2(không quá 2,5 lần) Tạo muối trung hòa (xảy ra một

phản ứng)

CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O

Nếu : 1 <

n

n

(NaOH,KOH)

(CO ,SO ) < 2 )  Tạo ra hai muối : muối trung hòa và muối axit

CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O

CO2 + Na2CO3 + H2O  2NaHCO3

Hoặc :

CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O

CO2 + NaOH  NaHCO3

Khi cho oxit axit (CO 2 ,SO 2 ) vào dung dịch kiềm hoá trị II (Ca(OH) 2 , Ba(OH) 2 )

có các trường hợp sau xảy ra:

1 CaCO3 và Ca(HCO3)2 2

n

2

n

CO

(Ba(OH) ,Ca(OH) )

CaCO3 Ca(HCO3)2

Nếu :

n 2 n

CO (Ba(OH) ,Ca(OH) )≤ 1  Tạo muối trung hòa

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O

Nếu :

n 2 n

CO (Ba(OH) ,Ca(OH) )≥ 2 (không quá 2,5 lần)  Tạo muối axit

2CO2 + Ca(OH)2  Ca(HCO3)2

Hoặc : CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O

CaCO3 + CO2 + H2O  Ca(HCO3)2 Nếu : 1<

n 2 n

CO (Ba(OH) ,Ca(OH) )< 2  Tạo ra hai muối : muối trung hòa và muối

axit

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O

CaCO3 + CO2 + H2O  Ca(HCO3)2 tan

III.2 Bài tập áp dụng :

Bài 1: Sục khí CO2 từ từ vào cốc đựng dung dịch nước vôi chứa no mol cho đến

dư Mô tả hiện tượng xảy ra Viết PTHH minh họa

Hướng giải :

- Khi mới sục CO2 vào, do nCO2< nCa(OH)2 tạo thành muối trung hòa : nước vôi hóa đục

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O (1)

no no no (mol)

10

- Lượng khí CO2 càng tăng thì lượng CaCO3 càng tăng nên dung dịch càng đục và

trở nên đục nhất khi toàn bộ lượng no mol Ca(OH)2 hoàn toàn biến thành no mol

CaCO3

- Nếu tiếp tục sục khí CO2 vào thì CO2 tiếp tục phản ứng với CaCO3 tạo ra muối

axit Ca(HCO3)2tan ( dung dịch trong dần trở lại)

- Dung dịch sẽ trở nên trong suốt khi toàn bộ no mol CaCO3 biến thành no mol

Ca(HCO3)2

- Nếu tiếp tục sục khí CO2 vào thì CO2 dư không phản ứng nữa, dung dịch trong

suốt vì đó là dung dịch chứa no mol Ca(HCO3)2

CaCO3 + CO2 + H2O  Ca(HCO3)2tan (2)

Vì (1),(2) xảy ra liên tục, nên ta viết gộp và đơn giản thành :

CO2 + Ca(OH)2  Ca(HCO3)2

ứng sau:

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O

CO2 + Ca(OH)2  Ca(HCO3)2

a Tính số mol chất sau phản ứng

b Thể tích dung dịch KOH trên có thể hấp thụ tối đa bao nhiêu lít khí SO2(đkc)

Nhận xét : Dựa vào tỉ lệ mol

n n 2

KOH

CO ( vì biết n KOH và n CO2 ) để xác định muối nào

được tạo thành

Hướng giải : Ta có : nCO2 5, 6 0, 25( )

Và 1<

n

n

2

KOH

1, 6

CO  < 2 ( Hoặc nhẩm 0,25 < 0,4 < 0,5)  Tạo 2 muối

CO2 + 2KOH  K2CO3 + H2O

0,2 0,4 0,2

CO2 + K2CO3 + H2O  2KHCO3

(0,25- 0,2) (0,25 - 0,2) 2(0,25 - 0,2)

Vậy nK CO2 3= 0,2 – (0,25 – 0,2) = 0,15(mol) Và nKHCO3= 0,1(mol)