SKKN Rèn kỹ năng giải các dạng bài tập tìm công thức hóa học cho học sinh giỏi lớp 9

SKKN Rèn kỹ năng giải các dạng bài tập tìm công thức hóa học cho học sinh giỏi lớp 9SKKN Rèn kỹ năng giải các dạng bài tập tìm công thức hóa học cho học sinh giỏi lớp 9SKKN Rèn kỹ năng giải các dạng bài tập tìm công thức hóa học cho học sinh giỏi lớp 9SKKN Rèn kỹ năng giải các dạng bài tập tìm công thức hóa học cho học sinh giỏi lớp 9SKKN Rèn kỹ năng giải các dạng bài tập tìm công thức hóa học cho học sinh giỏi lớp 9SKKN Rèn kỹ năng giải các dạng bài tập tìm công thức hóa học cho học sinh giỏi lớp 9SKKN Rèn kỹ năng giải các dạng bài tập tìm công thức hóa học cho học sinh giỏi lớp 9SKKN Rèn kỹ năng giải các dạng bài tập tìm công thức hóa học cho học sinh giỏi lớp 9SKKN Rèn kỹ năng giải các dạng bài tập tìm công thức hóa học cho học sinh giỏi lớp 9SKKN Rèn kỹ năng giải các dạng bài tập tìm công thức hóa học cho học sinh giỏi lớp 9SKKN Rèn kỹ năng giải các dạng bài tập tìm công thức hóa học cho học sinh giỏi lớp 9

A ĐẶT VẤN ĐỀ

I Lí do chọn đề tài

Hoá học là môn học chuyên nghiên cứu về chất, sự biến đồi tính chất của chúng Là môn học lý thuyết phải gắn liền với thưc nghiệm Chính vì vậy hoá học đã thực sự lôi cuốn nhiều người đam mê, không ngừng học hỏi, nghiên cứu

để giải thích các hiện tượng tự nhiên cũng như chế tạo ra các sản phẩm phục vụ nhu cầu đời sống con người

Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, sự phát triển của đất nước, hoá học từ khi ra đời tới nay cũng phát triển mạnh mẽ như vũ bão Từ các chất đơn giản người ta điều chế ra các sản phẩm có ứng dụng quan trọng phục

vụ các ngành khoa học kĩ thuật,công nghệ thông tin và đời sống con người Nhìn lại sự phát triển đó, hoá học nay đã thực sự trở thành vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân

Trong quá trình giảng dạy môn hoá học THCS, đặc biệt là lớp 9, mỗi năm đều phải thực hiện chương trình bồi dưỡng học sinh giỏi Trong quá trình đó tôi thấy phần bài tập tìm công thức hóa học của chất là rất khó đối với học sinh, bởi

có nhiều dạng bài tập mà chương trình học chỉ có 1 tiết nên giáo viên không thể truyền thụ cho học sinh hết được các dạng bài tập, không có thời gian để rèn luyện kỹ năng biện luận cho học sinh Tuy vậy dạng bài tập này lại thường có trong các đề thi học sinh giỏi huyện, giỏi tỉnh Do đó trong quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi giáo viên cần phải có những phương pháp, thủ thuật riêng để rèn luyện cho học sinh kỹ năng giải các dạng bài tập này nhanh và chính xác kết quả

Là người giáo viên nhiều năm qua được nhà trường phân công dạy bồi dưỡng học sinh giỏi, tôi đã rất trăn trở khi học sinh gặp các bài tập tìm công thức hóa học của chất Vì vậy để nâng cao kết quả học sinh giỏi trong những năm tới thì việc rèn luyện cho học sinh kỹ năng biện luận để tìm được công thức hóa học

là hết sức cần thiết và cấp bách Đây chính là lí do tôi viết sáng kiến kinh

nghiệm này: " Rèn kỹ năng giải các dạng bài tập tìm công thức hóa học cho học sinh giỏi lớp 9”

2 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Đề tài này nghiên cứu các kỹ năng biện luận tìm công thức hóa học của một chất

- Học sinh giỏi lớp 9

3 Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu

- Mục tiêu nghiên cứu:

+ Phân loại các dạng bài tập về tìm công thức hóa học của chất

+ Rèn kỹ năng giải toán biện luận tìm công thức hóa học cho học sinh giỏi lớp 9

- Nhiệm vụ nghiên cứu:

+ Nêu lên được cơ sở lí luận của việc phân loại các bài tốn hĩa học trong quá trình dạy và học

+ Tiến hành điều tra tình hình và điêù kiện học tập của học sinh

+ Hệ thống bài tập theo từng dạng

4 Giải pháp nghiên cứu

Căn cứ vào mục tiêu và nhiệm vụ, để hồn thành sáng kiến kinh nghiệm này tơi tiến hành thực hiện những giải pháp sau đây:

Thứ nhất: Cần phải xác định đối tượng nghiên cứu là các dạng bài tập tìm cơng thức hĩa học từ đơn giản đến phức tạp, từ đĩ tìm ra các giải pháp để giải quyết dạng bài tập này

Thứ hai: Cần phải phát triển đề tài và đúc kết kinh nghiệm từ thực tế trong quá trình dạy bồi dưỡng học sinh giỏi Nhằm nâng cao chất lượng học sinh giỏi lớp 9 hàng năm

Ngồi ra tơi cịn dùng một số phương pháp hỗ trợ khác như phương pháp nghiên cứu tài liệu và điều tình hình thực tế, kết quả học tập của học sinh trong những năm qua

5 Tính mới của đề tài

Trong sáng kiến kinh nghiệm này tơi viết với mong muốn nâng cao chất lượng học tập mơn Hĩa học và kết quả cao hơn trong các kỳ thi học sinh giỏi huyện, giỏi tỉnh Khi tơi áp dụng đề tài này tơi nhận thấy học sinh đã yêu thích mơn Hĩa học hơn, tiếp nhận kiến thức nhanh hơn, giải quyết những bài tập này chính xác kết quả Nhưng để thực hiện đề tài này khơng phải là ngày một ngày hai, mà đây là cả một quá trình gần mười năm qua tơi đã lượm nhặt và tích lũy dần Chính vì vậy tính mới của đề tài này được thể hiện rõ qua từng dạng bài tập

và kỹ năng biện luận mà tơi sẽ trình bày trong nội dung chính của đề tài này Rất mong các độc giả, bạn bè đồng nghiệp gĩp ý thêm để sáng kiến này được hồn thiện và tiếp tục được nhân rộng

II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

1 Cơ sở lí luận

Về nguyên tắc để xác định công thức hóa học của chất thường là một nguyên tố hóa học thì ta phải tìm được nguyên tử khối của nguyên tố đó Có thể chia bài tập tìm công thức hóa học của chất thành hai loại cơ bản:

- Bài toán cho biết hóa trị của nguyên tố cần tìm

- Bài toán không cho biết hóa trị của nguyên tố cần tìm

Cái khó của bài tập này là các dữ kiện thường thiếu hoặc không cơ bản đòi hỏi phải sử dụng những thuật toán phức tạp, phải tư duy sáng tạo để tìm ra đáp án đúng nhất thõa mãn điều kiện bài toán Để giải quyết các bài tập thuộc loại này, bắt buộc học sinh phải biết biện luận các trường hợp có thể xảy ra Tuỳ đặc điểm của mỗi bài toán mà việc biện luận có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

+ Biện luận dựa vào biểu thức liên lạc giữa khối lượng mol (M) và hóa trị (x) Từ biểu thức trên ta biện luận và chọn cặp nghiệm M và x thõa mãn điều kiện bài toán

+ Nếu bài không cho đủ điều kiện thì người giải cần phải hiểu sâu sắc nhiều mặt của dữ kiện đưa ra Học sinh cần phải biện luận thích hợp để chọn cặp nghiệm thõa mãn

Như vậy người giáo viên dạy bồi dưỡng cần phải biết chọn lọc, biết hệ thống và phân dạng các bài tập để xây dựng phương pháp giải cho mỗi dạng Đây là vấn đề then chốt nhất để tìm ra cách giải, cách tìm nghiệm tránh được những sai sót, hoặc là biện luận sai kết quả

Trong đề tài này, tôi trình bày một số kinh nghiệm của mình trong việc phân dạng nhằm rèn kỹ năng biện luận tìm công thức hóa học của chất cho học sinh giỏi lớp 9

2 Cơ sở thực tiễn

Hiện nay khả năng giải bài tập của học sinh là rất yếu, đặc biệt là khả năng phân tích và tìm ra cách giải cho các bài tập tìm công thức hóa học của chất còn rất lúng túng, mò mẫm, thiếu chính xác dẫn đến nhiều học sinh chán nản và bỏ bê việc học tập môn hóa học Bên cạnh đó môn hóa học nhiều năm không tổ chức thi học sinh giỏi, và không thi vào trung học phổ thông, nên hầu hết học sinh xem nhẹ môn học này, thậm chí nhiều học sinh xem môn học này là môn phụ Đối với học sinh khá giỏi tôi cũng nhận thấy kỹ năng làm bài tập biện luận tìm công thức hóa học của học sinh còn chưa hiệu quả Từ những thực trạng nêu trên thì việc rèn luyện cho học sinh kỹ năng biện luận tìm công thức hóa học của chất là hết sức cần thiết và cấp bách

3 Giải pháp thực hiện

Khi thực hiện đề tài vào giảng dạy, trước hết tôi giới thiệu các bước giải bài toán biện luận tìm công thức hóa học như sau:

Bước 1: Đặt công thức tổng quát cho chất cần tìm.

Bước 2: Chuyển đổi các dữ kiện thành số mol (nếu được)

Bước 3: Viết tất cả các phương trình hóa học có thể xảy ra

Bước 4: Thiết lập các phương trình toán hoặc bất phương trình liên lạc giữa các ẩn số với các dữ kiện đã biết

Bước 5: Biện luận, chọn kết quả thõa mãn các điều kiện bài toán cho Sau đây là một số dạng bài tập biện luận tìm công thức hóa học, cách nhận dạng, kinh nghiệm giải quyết đã được tôi thực hiện và đúc rút từ thực tế Trong đề tài này tôi phân thành các dạng như sau:

Dạng 1: Tìm công thức của nguyên tố hay hợp chất khi biết hóa trị của nguyên tố.

1 Nguyên tắc chung:

- Đặt công thức của chất đã cho theo bài toán;

- Đặt a số mol, A là nguyên tử khối hay phân tủ khối của chất cần tìm;

- Viết phương trình hóa học;

- Thiết lập hương trình, giải tìm khối lượng mol chất cần tìm, suy ra nguyên tử khối, phân tử khối của chất, từ đó xác đinh được nguyên tố hay hợp chất cần tìm

2 Ví dụ:

Ví dụ 1: Oxit của một kim loại hóa trị 3 có khối lượng 32 gam tan hết

trong 400ml dung dịch HCl 3M vừa đủ Tìm công thức oxit trên?

Giải:

Đặt công thức của oxit kim loại hóa trị III là: M2O3

Ta có: nHCl = 0,4 3 = 1,2 mol

PTHH: M2O3 + 6HCl  2MCl3 + 3H2O

0,2 mol 1,2 mol

Theo PTHH: Số mol M2O3 = 0,2 mol

Ta có: 0,2 (2M + 48) = 32

 M = 56

Vậy CTHH của oxit: Fe2O3

Ví dụ 2: Cho 4,48g một oxit kim loại hóa trị II, tác dụng hết với 100ml

dung dịch H2SO4 0,8M Đun nhẹ dung dịch thu được 13,76g tinh thể ngậm nước a) Xác định công thức phân tử của oxit

b) Xác định công thức phân tử của Hyddrat

Giải

Đổi 100ml = 0,1 (lit)

Theo đề ra: nH2 SO4 = 0,8 0,1 = 0,08 mol  mH2SO4 = 98.0.08 = 7,84 (g) a) Gọi A kin loại hóa trị II và khối lượng x(g)

AO + H2SO4 → ASO4 + H2O

(x + 16)g 98g

4,48g 7,84g

Lập tỷ số: x4,4816 798,84

Giải ra ta được: x = 40  Ca

Vậy công thức phân tử của oxit là CaO

b) CaO + H2SO4 → CaSO4 + H2O

1mol 1mol 1mol 1mol

0,08mol 0,08mol 0,08mol

Khi đun nhẹ (không cô cạn) ta được muối CaSO4.xH2O

Do nhydrat = nCaSO4

Nên:

x

18

136

76

,

13

 = 0,08

Giải ra ta được: x = 2

Vậy công thức phân tử của hyddrat là: CaSO4.2H2O

Ví dụ 3: Cho 10,8g một kim loại hóa trị III tác dụng với clo có dư thu

được 53,4g muối Xác định kim loại đã dùng

Giải:

a) Đặt A là kim loại có hóa trị III có khối lượng x(g)

PTPU: 2A + 3Cl2 → 2ACl3

10,8 (g) ……… 53,4g Lập tỷ số: 10x,8 x53106,4,5

Giải ra ta được: x = 27  Al Vậy kim loại đã dùng là Nhôm

Dạng 2: Tìm công thức hóa học bằng biện luận trong giải hệ phương trình

1) Nguyên tắc chung

- Khi giải các bài toán tìm công thức hóa học bằng phương pháp đại số, nếu số ẩn chưa biết nhiều hơn số phương trình toán học thiết lập được thì phải biện luận:

+ Thường căn cứ vào đầu bài để lập các phương trình 2 ẩn

+ Nắm chắc các điều kiện về chỉ số và hoá trị : hoá trị của kim loại trong bazơ, oxit bazơ; muối thường  4 ; còn hoá trị của các phi kim trong oxit  7; chỉ số của H trong các hợp chất khí với phi kim  4; trong các CxHy thì : x  1

và y  2x + 2 ; …

Cần lưu ý : Khi biện luận theo hóa trị của kim loại trong oxit cần phải quan tâm đến mức hóa trị 8

3

2 Ví dụ

Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn 9,6 gam một kim loại R trong dung dịch axit

H2SO4 đặc, nóng thu được 3,36 lít SO2(ở đktc) Xác định R?

Giải:

Gọi kim loại cần tìm có hóa trị n (là số nguyên, dương) và số mol cần dùng là a mol

PTHH: 2R + 2n H2SO4  2R2(SO4)n + nSO2 2nH2O 

a mol an/2 (mol)

Theo bài ra ta có: a R = 9,6 (1)

Mà: Số mol SO2 là: 3,36 : 22,4 = 0,15 (mol)(2)

Từ (1) và (2) ta có R = 32n

Hay : an = 2.0,15 = 0,3 ( mol)

Xét:

hóa trị II)

Ví dụ 2: Hòa tan cùng một lượng oxit của kim loại M (M có hóa trị không đổi)

trong dung dịch HCl và trong dung dịch HNO3 Cô cạn hai dung dịch thu được 2 muối khan

Tìm công thức phân tử oxit, biết rằng muối natri có khối lượng lớn hơn muối clorua một lượng bằng 99,38% khối lượng oxit đem hòa tan

Giải

Gọi công thức hóa trị của oxit là MxOy

Các PTPU: MxOy + 2yHCl → xMCl2x y + yH2O MxOy + 2yHNO3 → xM(NO3) x y + yH2O Giả sử lượng oxit đem dùng phản ứng là 1mol, theo đầu bài ta có:

X(M + 62.2x y ) - (M + 35,5 2x y ) = ( 16 )

100

38 , 99

y

xM 

Giải ra ta có: M = 37,33 2x y  M = 18,66.2x y

Ta có b ng sau:ảng sau:

x

y

Vậy 2x y = 3 và M = 56  Fe là hợp lý

n 1 2 3

R 32 64 ( nhận) 96

Mà 2x y = 3  x = 2

y = 3 Vậy công thức oxit là Fe2O3

Vậy kim loại thoã mãn đầu bài là nhôm Al (27, hóa trị III)

Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn kim loại M có hóa trị không đổi vào cốc chứa

dung dịch HCl, được dung dịch X Thêm 240 gam dung dịch NaHCO3 7% vào

X thì vừa đủ tác dụng hết với lượng HCl còn dư, thu được dung dịch Y, trong đó nồng độ C% cúa NaCL và muối clorau M tương ứng là 2,5% và 8,12 % Thêm tiếp lượng dư dung dịch NaOH vào Y, sau đó lọc lấy kết tủa thu được 16 gam chất rắn Xác định kim loại M

Giải:

Gọi n là hóa trị không đổi của kim loại M, ta có các PTHH:

HCl + NaHCO3  NaCl + CO2 + H2O  ( 2)

MCln + n NaOH  M(OH)2 + nNaCl ( 3)

2M(OH)2  M2On + n H2O ( 4 )

Theo (2): Số mol NaCl = số mol NaHCO3 = 0,2 mol

My = 0,2.58,5 10025 = 468 gam

Suy ra: m MCl n = 468 8100,12 = 38 gam

Theo (3) và (4): 16 ( 2M + 71n) = 38 (2M + 16n)

Giải ra: M = 12n

Vậy kim loại M là Mg

Dạng 4: Biện luận các khả năng xảy ra đối với các chất ban đầu hoặc chất tạo thành đã cho

1 Nguyên tắc chung:

- Đây là dạng bài tập thường gặp chất ban đầu hoặc chất tạo thành chưa xác định cụ thể tính chất hóa học (chưa biết kim loại hoạt động hay kém hoạt động, muối trung hòa hay muối axit, hoặc chưa biết phản ứng đã hoàn toàn chưa…).Vì vậy cần phải xét từng khả năng xảy ra đối với chúng Giải bài toán theo nhiều trường hợp và cho kết quả phù hợp nhất

2 Ví dụ:

Ví dụ 1: Hỗn hợp A gồm CuO và một oxit của kim loại hóa trị II( không

đổi ) có tỉ lệ mol 1: 2 Cho khí H2 dư đi qua 2,4 gam hỗn hợp A nung nóng thì

thu được hỗn hợp rắn B Để hòa tan hết rắn B cần dùng đúng 80 ml dung dịch HNO3 1,25M và thu được khí NO duy nhất

Xác định công thức hóa học của oxit kim loại Biết rằng các phản ứng xảy

ra hoàn toàn

Giải

+ Nếu R đứng trước Al thì RO không bị khử  rắn B gồm: Cu, RO

+ Nếu R đứng sau Al trong dãy hoạt động kim loại thì RO bị khử  hỗn hợp rắn B gồm : Cu và kim loại R

* Giải:

Đặt CTTQ của oxit kim loại là RO

Gọi a, 2a lần lượt là số mol CuO và RO có trong 2,4 gam hỗn hợp A

Vì H2 chỉ khử được những oxit kim loại đứng sau Al trong dãy BêKêTôp nên có 2 khả năng xảy ra:

- R là kim loại đứng sau Al :

Các PTPƯ xảy ra:

4H2O

3

a

4H2O

3

a

Theo đề bài:

0,08 1, 25 0,1

40( )















Không nhận Ca vì kết quả trái với giả thiết R đứng sau Al

- Vậy R phải là kim loại đứng trước Al

4H2O

3

a

Theo đề bài :

3

80 ( 16).2 2, 4

a















Trường hợp này thoả mãn với giả thiết nên oxit là: MgO.

Ví dụ 2: Khi cho a (mol ) một kim loại R tan vừa hết trong dung dịch

chứa a (mol ) H2SO4 thì thu được 1,56 gam muối và một khí A Hấp thụ hoàn toàn khí A vào trong 45ml dd NaOH 0,2M thì thấy tạo thành 0,608 gam muối Hãy xác định kim loại đã dùng

*Hướng dẫn:

- Các trường hợp xảy ra cho khí A : SO2 ; H2S ( không thể là H2 vì khí A tác dụng được với NaOH ) và viết các PTPƯ dạng tổng quát, chọn phản ứng đúng để số mol axit bằng số mol kim loại

* Lưu ý với HS khi biện luận xác định muối tạo thành là muối trung hòa hay muối axit mà không biết tỉ số mol cặp chất tham gia ta có thể giả sử phản ứng tạo ra 2 muối Nếu muối nào không tạo thành sẽ có một giá trị vô lý

* Giải:

Gọi n là hóa trị của kim loại R

Vì chưa rõ nồng độ của H2SO4 nên có thể xảy ra 3 phản ứng:

2R + 2nH2SO4  R2 (SO4 )n + nSO2  + 2nH2O (2) 2R + 5nH2SO4  4R2 (SO4 )n + nH2S  + 4nH2O (3) khí A tác dụng được với NaOH nên không thể là H2  PƯ (1) không phù hợp

Vì số mol R = số mol H2SO4 = a , nên :

Nếu xảy ra ( 2) thì : 2n = 2  n =1 ( hợp lý )

Nếu xảy ra ( 3) thì : 5n = 2  n =2

5 ( vô lý ) Vậy kim loại R hóa trị I và khí A là SO2

2R + 2H2SO4  R2 SO4 + SO2  + 2H2O

a(mol) a

2

a

2

a

Giả sử SO2 tác dụng với NaOH tạo ra 2 muối NaHSO3 , Na2SO3

SO2 + NaOH  NaHSO3

Đặt : x (mol) x x

SO2 + 2NaOH  Na2SO3 + H2O

y (mol) 2y y

Theo đề ta có : 2 0, 2 0,045 0,009





 giải hệ phương trình được

0,001

0,004

x

y











Vậy giả thiết phản ứng tạo 2 muối là đúng

Ta có: số mol R2SO4 = số mol SO2 = x+y = 0,005 (mol)

Khối lượng của R2SO4 : (2R+ 96)0,005 = 1,56

 R = 108 Vậy kim loại đã dùng là Ag

Dạng 5: Biện luận tìm các chất kim loại kiềm, kiểm thổ

1 Nguyên tắc chung

Phương pháp giải có thể đưa các bài toán này về dạng biện luận trong giải

hệ phương trình, tuy nhiên bài giải sẽ dài dòng còn phải thêm bước biện luận Với dạng toán này, phương pháp công thức trung bình rất hữu hiệu Phương pháp này là phương pháp quy hỗn hợp về một chất đại diện, do vậy các phản ứng xảy ra đối với hỗn hợp xem như chỉ xảy ra với chất đại diện này

Lưu ý, trong phương pháp công thức trung bình, các số liệu về hỗn hợp (số mol, khối lượng, thể tích) xem như là số liệu riêng của chất đại diện

2 Ví dụ :

Ví dụ 1:

Hòa tan 8,7 gam một hỗn hợp gồm K và một kim loại M thuộc phân nhóm chính nhóm II trong dung dịch HCl dư thì thấy có 5,6 dm3 H2 ( ĐKTC) Hòa tan riêng 9 gam kim loại M trong dung dịch HCl dư thì thể tích khí H2 sinh

ra chưa đến 11 lít ( ĐKTC) Hãy xác định kim loại M

- Lập phương trình tổng khối lượng của hỗn hợp và phương trình tổng số mol H2 Từ đó biến đổi thành biểu thức chỉ chứa 2 ẩn là số mol (b) và nguyên tử khối M Biện luận tìm giá trị chặn trên của M

Từ phản ứng riêng của M với HCl  bất đẳng thức về V H2  giá trị chặn dưới của M

Chọn M cho phù hợp với chặn trên và chặn dưới

* Giải:

Đặt a, b lần lượt là số mol của mỗi kim loại K, M trong hỗn hợp

Thí nghiệm 1:

 số mol H2 = 5, 6 0, 25 2 0,5

a

Thí nghiệm 2:

Theo đề bài: M9  22, 411  M > 18,3 (1)

Mặt khác: 39 . 8,7 39(0,5 2 ) 8,7



78 M

Vì 0 < b < 0,25 nên suy ra ta có : 10,8

78 M < 0,25  M < 34,8 (2)

Từ (1) và ( 2) ta suy ra kim loại phù hợp là Mg

Ví dụ 2: