Ứng dụng toán hình học trong việc giải bài tập hóa học có đồ thị.

Sáng kiến kinh nghiệm về ứng dụng toán học vào việc giải bài tập hóa học có đồ thị, nội dung của sáng kiến đề cập đến các dạng bài tập hóa học có đồ thị và cần thiết cho học sinh trung học phổ thông, sáng kiến đã vận dụng tối đa tư duy về toán hình học và phân tích kĩ những hình dạng của đồ thị để vận dụng trong việc tích hợp với hình học để giải bài tập.

Trang 1

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO QUẢNG NINH

TRƯỜNG THPT BÃI CHÁY

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Trang 2

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 2

3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

5 THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM 3

6 ĐÓNG GÓP MỚI VỀ MẶT THỰC TIỄN………. 3

PHẦN II: NỘI DUNG 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN 3

1.2 CƠ SỞ THỰC TIỄN 3

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG 4

2.1 THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ……… 4

2.1.1 Thuận lợi 4

2.1.2 Khó khăn 5

2.1.3 Phương thức đánh giá thực trạng 5

2.2 GIẢI PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI……… 10

2.2.1 Các dạng bài tập cơ bản có đồ thị 10

2.2.1.1 Dạng khí CO 2 (SO 2 ) tác dụng với dung dịch Ca(OH) 2 hoặc Ba(OH) 2……… 10

2.2.1.2 Dạng khí CO 2 (SO 2 ) tác dụng với dung dịch chứa R(OH) 2 và R’OH……… 13

2.2.1.3 Dạng dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch chứa Al 3+…… 16

2.2.1.4 Dạng dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch chứa H + và Al 3+ ……… 19

2.2.1.5 Dạng dung dịch axit mạnh tác dụng với dung dịch chứa AlO 2 - 22

2.2.1.6 Dạng dung dịch axit mạnh tác dụng với dung dịch chứa OH -và AlO 2 -……… 24

2.2.1.7 Dạng dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch chứa Zn 2+…… 28

2.2.1.8 Dạng dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch chứa H + và Zn 2+ ……… 31

2.2.2 Kết quả thực nghiệm đề tài 34

2.2.3 Một số hình ảnh trong quá trình thực nghiệm đề tài………… 35

2.3 MỘT SỐ BÀI TẬP TỰ LUYỆN 37

PHẦN III: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 44 1 KẾT LUẬN 44

2 KIẾN NGHỊ 44

Trang 3

PHẦN I: MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.

Đảng và Nhà nước ta đã thông qua nghị quyết số 29 ngày 4/11/2013 về đổimới căn bản toàn diện giáo dục và đào tạo đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiệnđại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhậpquốc tế Trên cơ sở đó Bộ giáo dục và Đào tạo đã xây dựng chương trình giáo dụcphổ thông tổng thể nhằm mục đích để việc giáo dục và đào tạo ở cấp phổ thôngthiết thực và hiệu quả nhất Chương trình được triển khai cho cả 3 cấp học Cụ thể,đối với cấp tiểu học từ năm học 2019 -2020, đối với cấp trung học cơ sở từ nămhọc 2020 - 2021 và đối với cấp trung học phổ thông từ năm học 2021 – 2022

Lộ trình cụ thể đối với từng cấp học/lớp học như sau: Năm học 2019 - 2020 triểnkhai ở lớp 1; Năm học 2020 - 2021: lớp 2 và lớp 6; Năm học 2021 - 2022: lớp 3,lớp 7 và lớp 10; Năm học 2022 - 2023: lớp 4, lớp 8 và lớp 11; Năm học 2023 -

Trang 4

2024: lớp 5, lớp 9 và lớp 12 Bản chất của chương trình giáo dục tổng thể mới làlàm giảm số lượng các môn học bắt buộc, tăng tính lựa chọn theo yêu cầu củangười học Để làm được điều đó thì tính tích hơp, liên môn giữa các môn học là rấtquan trọng Nghị quyết số 29 của Ban chấp hành TW lần thứ 8 khóa XI đã xácđịnh: “Xây dựng và chuẩn hoá nội dung giáo dục phổ thông theo hướng hiện đại,tinh gọn, tích hợp cao ở các lớp học dưới và phân hoá dần ở các lớp học trên; giảm

số môn học bắt buộc; tăng môn học, chủ đề và hoạt động giáo dục tự chọn” Việchọc các môn học cơ bản không còn độc lập nữa mà cần đặt một câu hỏi là môn học

đó được tích hợp và các môn học khác ở những vấn đề nào từ đó làm tăng tính sángtạo của thầy cô cũng như học trò

Đối với môn hóa học, việc tích hợp liên môn với các môn học khác là rấtquan trọng, việc tích hợp giúp học sinh phát triển tư duy và các em biết được mụcđích của việc học tập Trong hóa học có một số dạng bài tập có kết hợp với đồ thị,yêu cầu học sinh cần hiểu đồ thị biểu diễn quá trình hóa học từ đó các em mới đưa

ra hướng giải quyết của bài toán Việc đầu tiên là các em cần hiểu bản chất về hóahọc từ đó hiểu rằng tại sao mỗi một dạng bài lại có kiểu đồ thị khác nhau Việc chỉdựa vào bản chất hóa học thì các em vẫn giải các bài toán đó một cách bình thườngtuy nhiên theo hướng của chương trình giáo dục tổng thể mới, cần có sự tăng cườngtích hợp các môn học khác vào môn hóa học chính vì vậy tôi đưa ra ý tưởng xây

dựng đề tài “Ứng dụng toán hình vào việc giải nhanh một số dạng bài tập hóa

học có đồ thị” nhằm giúp các em học sinh có thêm những ý tưởng mới để giải

quyết các bài tập có đồ thị trong hóa học

Trang 5

- Giúp học sinh hiểu được giá trị của việc tích hợp liên môn giữa các môn học vớinhau.

- Chia sẻ với đồng nghiệp về cách thức giải quyết vấn đề khi giải một số dạng bàitập có đồ thị trong hóa học

3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.

- Dạng bài tập cần nghiên cứu nằm trong phần kiến thức về sự hình thành kết tủaCaCO3, CaSO3, BaCO3, BaSO3 khi cho CO2, SO2 khi tác dụng với dung dịch kiềm

và sự hình thành kết tủa hiđroxit lưỡng tính Al(OH)3 và Zn(OH)2

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, bài tập

- Phương pháp điều tra

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm

5 THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM.

Trong giới hạn của đề tài, tôi thực hiện đề tài với sự trợ giúp của các em họcsinh lớp 11A3 trường THPT Bãi Cháy, thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh

- Thời gian thực hiện đề tài từ tháng 8/2018 đến tháng 11/2018

6 ĐÓNG GÓP MỚI VỀ MẶT THỰC TIỄN.

- Đề tài đã giúp học sinh có thêm một phương pháp giải mới với sự vận dụng kiếnthức về hình học để giải quyết một số dạng bài toán hóa học có đồ thị Quan trọnghơn nữa giúp các em học sinh thấy được sự tích hợp liên môn giữa các môn học vớinhau để các em nhận thấy các môn học lúc nào cũng gắn kết rất chặt chẽ với nhau,không thể tách rời nhau

PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN.

Trang 6

Bài tập hóa học có đồ thị bản chất là một bài toán hóa được biểu diễn quátrình hóa học thông qua đồ thị Học sinh phải có kiến thức căn bản về hóa học đểhiểu được hình dạng đồ thị của mỗi một loại dạng bài toán hóa học về đồ thị

Thông thường để giải các bài toán có đồ thị, học sinh chỉ cần nắm vững kiếnthức cơ bản về hóa học, vận dụng các định luật về hóa học, hiểu được diễn biến quátrình hóa học trên đồ thị là các em cũng làm tốt các bài tập hóa học có liên quan tới

đồ thị Tuy nhiên để tăng cường tính tư duy sáng tạo của học sinh, tăng tính liênmôn tích hợp giữa các môn học thì cần có những cách giải quyết vấn đề có tínhkhác biệt mà vẫn đạt hiệu quả cao

Trên tinh thần như vậy, tôi đã xây dựng đề tài “Ứng dụng toán hình vào

việc giải nhanh một số dạng bài tập hóa học có đồ thị”.

1.2 CƠ SỞ THỰC TIỄN.

Trong những năm gần đây, các bài tập hóa học có liên quan tới đồ thị đã xuấthiện thường xuyên trong các kì thi THPT Quốc gia và các kì thi chọn học sinh giỏicấp tỉnh Đối với các em học sinh chưa gặp bài toán hóa học có đồ thị lần nào thìcác em sẽ có tâm lý hoang mang, lo sợ bởi lẽ các em chỉ nghĩ mình làm bài tập hóachứ không nghĩ có thêm cả kiến thức về hình học trong bài tập hóa Đối với những

em đã có kiến thức tốt về hóa học, các em cũng có thể giải được bài tập có đồ thịtheo đúng bản chất hóa học, tuy nhiên trong một số bài toán, việc làm đó khá mấtthời gian và chưa phù hợp với nhu cầu làm bài tập nhanh như hiện nay

Trên thực tế, đa phần các em học sinh chỉ giải bài tập hóa học có đồ thị mộtcách rất đơn thuần mà chưa có sự sáng tạo, tích hợp liên môn với nhau nhằm tạo ra

sự mới mẻ trong cách thức giải bài tập hóa học Trong khi chương trình tích hợpliên môn trong chương trình giáo dục tổng thế sắp được đưa vào giáo dục đại trà ở

các cấp học, trên cơ sở thưc tiễn như vậy tôi tiến hành thực hiện đề tài “Ứng dụng

toán hình vào việc giải nhanh một số dạng bài tập hóa học có đồ thị” với mục

Trang 7

đích sẽ mang lại nhiều lợi ích cho học sinh, cho bản thân và chia sẻ cùng đồngnghiệm qua đó sẽ rút ra kinh nghiệm và hoàn thiện đề tài ngày một tốt hơn.

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG 2.1 THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU.

Trên cơ sở dạy học ở trường THPT Bãi Cháy tôi nhận thấy khi thực hiện đềtài của mình đã gặp những thuận lợi và khó khăn sau:

2.1.1 Thuận lợi.

Khi tiến hành thực hiện đề tài, các em học sinh đã được thầy cô trang bị đầy

đủ các kiến thức rất cơ bản về oxit CO2, SO2 tác dụng với dung dịch Ca(OH)2,Ba(OH)2, kiến thức về sự hình thành kết tủa Al(OH)3, Zn(OH)2

Khi tôi chia sẻ với học sinh vấn đề hướng dẫn các em có tư duy mới, vậndụng kiến thức hình học vào việc giải quyết các bài tập hóa học có đồ thị thì các em

tỏ ra rất ủng hộ và hào hứng bởi lẽ trước đây các em giải các bài tập có đồ thị chỉvới kiến thức hóa học thuần túy mà chưa có sự tích hợp, sáng tạo trong cách giảibài tập

Nội dung của phiếu khảo sát gồm 10 câu hỏi bài tập trắc nghiệm hóa học có

đồ thị, thời gian khảo sát trong vòng 40 phút

PHIẾU ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC HỌC TẬP

Trang 8

Họ, tên: Lớp

Hãy i n áp án úng v o các ô dđiền đáp án đúng vào các ô dưới đây ền đáp án đúng vào các ô dưới đây điền đáp án đúng vào các ô dưới đây điền đáp án đúng vào các ô dưới đây ào các ô dưới đây ưới đây điền đáp án đúng vào các ô dưới đâyi ây

Đáp án

Câu 1: Hòa tan hoàn toàn 11,2 gam

CaO vào nước dư thu được dung

dịch A Sục khí CO2 vào dung dịch

A, qua quá trình khảo sát người ta

lập đồ thị của phản ứng như sau:

Giá trị của x là:

Câu 2: Khi sục từ từ khí CO2 vào

400 gam dung dịch Ba(OH)2 Kết

quả thí nghiệm được biểu diễn trên

đồ thị sau:

Sau khi phản ứng kết thúc, nồng độ % của chất tan trong dung dịch sau phản ứng là

A 42,46% B 64,51% C 50,64% D 70,28%

Câu 3: Sục từ từ khí CO2 đến dư

vào dung dịch chứa m gam NaOH

và a mol Ca(OH)2 Kết quả thí

nghiệm được biểu diễn trên đồ thị

Trang 9

Giá trị của m và a lần lượt là

A 48 và 1,2 B 36 và 1,2 C 48 và 0,8 D 36 v 0,8ào các ô dưới đây

Câu 4: Sục từ từ khí CO2 đến dư

vào dung dịch chứa 0,1 mol NaOH,

x mol KOH và y mol Ba(OH)2 Kết

đồ thị sau:

Tổng x + y + z có giá trị là

A 2,3 B 2,1 C 2,2 D 2,4

Câu 5: Khi nhỏ từ từ dung dịch

NaOH đến dư vào dung dịch

AlCl3, kết quả thí nghiệm được

biểu diễn theo đồ thị sau

Giá trị của x là

A 0,82 B 0,80 C 0,78 D 0,84 Câu 6: Nhỏ từ từ dung dịch

NaOH cho tới dư vào dung

dịch chứa a mol HCl và b mol

AlCl3 Kết quả thí nghiệm

được biểu diễn trên đồ thị sau:

0,60,2

3

Al(OH)n

-OHn

0

0,24

0,42

-n

0,4

Trang 10

Câu 7: Cho từ từ dung

dung dịch B, kết tủa được

thể hiện theo đồ thị sau:

Phần trăm về khối lượng của oxi trong hỗn hợp A gần nhất với giá trị

Câu 9: Cho dung dịch KOH

vào dung dịch Zn(NO3)2 Kết

quả thí nghiệm được biểu diễn

HCln

x

1,6 2,00

Trang 11

Câu 10: Khi nhỏ từ từ đến dư

dung dịch KOH vào dung dịch

hỗn hợp gồm x mol HCl và y mol

ZnCl2, kết quả của thí nghiệm

Tổng giá trị của x +y + z là

Kết quả khảo sát, đánh giá năng lực học tập như sau:

Cách thống kê số liệu khảo sát

Số HS đạt điểm Xi

% HS đạt điểm Xi =

Tổng số HSDựa vào % HS đạt điểm Xi để đánh giá năng lực giải bài tập hóa học có đồthị của 33 học sinh ở lớp 11A3 vào thời điểm các em vừa mới được thầy cô giáotrang bị kiến thức cơ bản về sự hình thành các kết tủa BaCO3, CaCO3, Al(OH)3,Zn(OH)2

Sau khi tiến hành cho HS làm bài kiểm tra khảo sát, thì kết quả như sau:

Điểm

X i

Số HS đạt điểm

X i

% Số

HS đạt điểm

z

0 0,6

Trang 12

Từ kết quả khảo sát trên, tôi nhận thấy:

- Tuy các em đã có kiến thức cơ bản về hóa học, tuy nhiên khi gặp các bài tập hóahọc có đồ thị các em còn rất bỡ ngỡ vì vậy các em chưa có định hướng tư duy lờigiải dẫn tới việc các em hầu như không biết sử lý các dữ kiện theo đồ thị và kết quảkhảo sát đã phản ánh đúng thực trạng về kĩ năng giải các bài tập có đồ thị như trên.Điểm 7, 8, 9, 10 không xuất hiện chứng tỏ kĩ năng của các em còn rất yếu và tínhtính hợp liên môn trong việc sử lý bài tập có đồ thị là hầu như chưa có

2.2 GIẢI PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI.

Trên cơ sở của kết quả khát sát thực trạng của học sinh, tôi muốn xây dựngcho các em học sinh cách tích hợp liên môn toán học vào việc giải nhanh các bàitập có đồ thị, định hướng tư duy lời giải giúp các em học sinh có được phươngpháp giải tốt nhất khi làm bài tập hóa học có đồ thị Trong giới hạn của đề tài, tôi

đề cập đến một số dạng bài tập cơ bản có đồ thị, qua đó giúp các em học sinh hiểuđược phương pháp tích hợp liên môn giữa các môn học với nhau

2.2.1 Các dạng bài tập cơ bản có đồ thị.

2.2.1.1 Dạng khí CO 2 (SO 2 ) tác dụng với dung dịch Ca(OH) 2 hoặc Ba(OH) 2

- Khi cho khí CO2 hoặc SO2 vào dung dịch Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2 thì tiến trìnhphản ứng như sau:

Trang 13

2CO2 + R(OH)2  R(HCO3)2 (3)

- Trường hợp 1: khí CO2 hết, R(OH)2 vừa đủ hoặc dư thì chỉ xảy ra phản ứng (1)khí đó n nCO2 tương đương với hàm số “y = x”

- Trường hợp 2: khí CO2 dư, kết tủa bị hòa tan một phần, khi đó phản ứng (1) và(2) xảy ra hoặc phản ứng (1) và (3) xảy ra, khi đó CO2 và R(OH)2 đều hết

Dễ dàng chứng minh được n nOH  nCO2 tương đương với hàm số “y = -x + a”

Trên cơ sở như vậy ta có đồ thị như sau:

Trên c s toán h c thì ọc thì đồ thị biến thiên kết tủa là một hình tam giác vuông điền đáp án đúng vào các ô dưới đâyồ thị biến thiên kết tủa là một hình tam giác vuông ị biến thiên kết tủa là một hình tam giác vuông ến thiên kết tủa là một hình tam giác vuông th bi n thiên k t t a l m t hình tam giác vuôngến thiên kết tủa là một hình tam giác vuông ủa là một hình tam giác vuông ào các ô dưới đây ột hình tam giác vuôngcân D a v o tính ch t ào các ô dưới đây ất đặc biệt của đồ thị, ta có thể tiến hành giải bài toán điền đáp án đúng vào các ô dưới đâyặc biệt của đồ thị, ta có thể tiến hành giải bài toánc bi t c a ệt của đồ thị, ta có thể tiến hành giải bài toán ủa là một hình tam giác vuông điền đáp án đúng vào các ô dưới đâyồ thị biến thiên kết tủa là một hình tam giác vuông ị biến thiên kết tủa là một hình tam giác vuông th , ta có th ti n h nh gi i b i toánể tiến hành giải bài toán ến thiên kết tủa là một hình tam giác vuông ào các ô dưới đây ải bài toán ào các ô dưới đây

b ng phằng phương pháp hình học ư ng pháp hình h c.ọc thì đồ thị biến thiên kết tủa là một hình tam giác vuông

Ví dụ 1: Khi sục từ từ khí CO2

đến dư vào dung dịch Ba(OH)2

Kết quả thí nghiệm được biểu

diễn trên đồ thị sau:

Giá trị của a và x trong đồ thị trên lần lượt là

A 2 và 4 B 1,8 và 3,6 C 1,6 và 3,2 D 1,7 và 3,4 Định hướng tư duy lời giải

Trang 14

Cách 1: Theo phương pháp hóa học thông thường.

Từ đồ thị ta thấy nBaCO3 = a mol; => nBa(OH)2 = a mol;

Khi nCO2 = x mol; thì kết tủa bị hòa tan hoàn toàn tạo muối Ba(HCO3)2; => nCO2 =2nBa(OH)2 ; => x=2a

Khi nCO2 =3 mol thì kết tủa bị hòa tan một phần, khi đó ta dùng công thức

2

CO OH

n n   n ; => 0,5a=2a-3; => a=2; => x=4

Cách 2: Theo phương pháp tích hợp liên môn toán hình học.

Từ hình dạng của đồ thị ta nhận thấy x-3=0,5a và x=2a; => a=2; x=4

Ví dụ 2: Khi sục từ từ khí CO2 đến

dư vào dung dịch Ca(OH)2 Kết

đồ thị sau:

Giá trị của x trong đồ thị trên là

Định hướng tư duy lời giải

Từ đồ thị ta thấy nCaCO3 = 0,9 mol; => nCa(OH)2 = 0,9 mol;

Khi nCO2 =1,5 mol thì kết tủa bị hòa tan một phần, khi đó ta dùng công thức

2

CO OH

n n   n ; => x = 2.0,9 - 1,5 = 0,3 mol;

Ta kéo dài đường kết tủa bị hòa tan và sẽ cắt trục CO2 tại điểm nCO2 = 1,8 mol;

T ó d a v o hình h c d th y 1,8 – 1,5 = x = 0,3 mol;ừ đó dựa vào hình học dễ thấy 1,8 – 1,5 = x = 0,3 mol; điền đáp án đúng vào các ô dưới đây ào các ô dưới đây ọc thì đồ thị biến thiên kết tủa là một hình tam giác vuông ễ thấy 1,8 – 1,5 = x = 0,3 mol; ất đặc biệt của đồ thị, ta có thể tiến hành giải bài toán

3

CaCOn

Trang 15

Ví dụ 3: Khi sục từ từ khí CO2 vào

dung dịch Ba(OH)2 Kết quả thí

sau:

A 0,6 mol B 0,5 mol C 0,42 mol D 0,62

2

CO OH

n n   n ; => 0,2 = nOH- - 1,2; => nOH- = 1,4 mol;

2

CO OH

n n   n ; => x = 1,4 – 0,8 = 0,6 mol;

Dựa vào đồ thị ta có: x - 0,2 = 1,2 – 0,8; => x = 0,6 mol;

2.2.1.2 Dạng khí CO 2 (SO 2 ) tác dụng với dung dịch chứa R(OH) 2 và R’OH.

- Quá trình phản ứng theo thứ tự sau:

CO2 + R(OH)2  RCO3 + H2O (1)

CO2 + 2R’OH  R’2CO3 + H2O (2)

CO2 + R’2CO3 + H2O  2R’HCO3 (3)

CO2 + RCO3 + H2O  R(HCO3)2 (4)

Trường hợp 1: Khí CO2 hết, R(OH)2 dư thì chỉ có phản ứng (1) xảy ra khi đó luôn

có n nCO2 tương đương với hàm số “y = x”

x0,2

0,8

Trang 16

Trường hợp 2: Khi CO2 dư thì sẽ biến R’OH thành muối R’HCO3 và không ảnhhưởng đến giá trị kết tủa Khi đó n nR(OH)2 tương đương với hàm số “y = a”

Trường hợp 3: Nếu CO 2 dư tiếp thì sẽ hòa tan một phần kết tủa Quá trình tính toán ta có công thức sau:

2

CO OH

n  n   n

Vậy đồ thị của dạng bài tập có dạng

như sau:

Ví dụ 1: Sục từ từ khí CO2 đến dư

vào dung dịch chứa 0,8 mol NaOH

và a mol Ca(OH)2 Kết quả thí

sau:

Giá trị của a là

Định hướng tư duy lời giải:

Cách 1: Theo tư duy hóa học thông thường

Tại thời điểm nCO2 =2,4 mol; dung dịch cuối cùng có chứa Ca(HCO3)2 vàNaHCO3 Ta nhận thấy nCO2 = nNaOH + 2nCa(OH)2 ; => 2,4 = 0,8 + 2.a ; =>a=0,8 mol

Cách 2: Theo phương pháp tích hợp liên môn toán hình học

T ừ đó dựa vào hình học dễ thấy 1,8 – 1,5 = x = 0,3 mol; điền đáp án đúng vào các ô dưới đâyồ thị biến thiên kết tủa là một hình tam giác vuông ị biến thiên kết tủa là một hình tam giác vuông th ta nh n th y 2,4 – (a + 0,8) = aận thấy 2,4 – (a + 0,8) = a ất đặc biệt của đồ thị, ta có thể tiến hành giải bài toán ; => a = 0,8 mol ;

2

COn

a

Trang 17

Ví dụ 2: Cho m gam hỗn hợp Na

và Ba vào H2O dư thu được dung

dịch X và V lít khí H2 (ở đktc)

Hấp thụ từ từ khí CO2 đến dư vào

dung dịch X Kết quả của thí

nghiệm được biểu diễn qua đồ thị

sau:

Giá trị của m và V lần lượt là

A 32 và 6,72 B 16 và 3,36 C 16 và 6,72 D 32 và 8,96

Cách 1: Theo kiến thức hóa học thông thường

Ta thấy nBaCO3 = nBa(OH)2 = 0,2 mol; Tại nCO2 = 0,4 mol thì tạo ra các sảnphẩm là BaCO3 và NaHCO3 Bảo toàn nguyên tố cacbon ta có nCO2 = nBaCO3 +nNaHCO3;

=> 0,4=0,2 + nNaHCO3; => nNaHCO3 =0,2 mol;=> nNa=0,2 mol;

=> m = 0,2.(23+137)= 32 gam; Bảo toàn e: nNa + 2nBa =2nH2; => nH2

=0,2+2.0,2=0,3 mol;

=> VH2 =0,3.22,4=6,72 lít

Ta thấy nBaCO3 = nBa(OH)2 = 0,2 mol;

Từ đồ thị ta nhận thấy số mol CO2 để biến NaOH thành NaHCO3 =0,4-0,2 =0,2mol ; => nNa = nCO2 =0,2 mol ; K t qu tến thiên kết tủa là một hình tam giác vuông ải bài toán ư ng nh nh cách 1ư ư

Ví dụ 3: Sục CO2 vào dung dịch

hỗn hợp gồm Ca(OH)2 và KOH ta

quan sát hiện tượng theo đồ thị hình

bên (số liệu tính theo đơn vị mol)

0,2

3

CaCOn

2

COn

x

0,450,15

Trang 18

Giá trị của x là:

Tại nCO2 = 0,15 thì đạt kế

t tủa cực đại ; => nCaCO3 = 0,15 =nCa(OH)2

nCO2 để biến KOH thành KHCO3 bằng 0,45 - 0,15=0,3 mol = nKOH ;

Tại nCO2 =0,5 mol thì kết tủa bị hòa tan một phần ; ta dùng công thức

2

CO OH

n n   n => x = 2.0,15 + 0,3 – 0,5 = 0,1 mol ;

Từ đồ thị ta nhận thấy x = 0,45 + 0,15 - 0,5 =0,1 mol

2.2.1.3 Dạng dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch chứa Al 3+

Khi cho dung dịch kiềm chứa OH- vào dung dịch chứa Al3+ thì quá trình phản ứngxảy ra như sau:

Trang 19

Trên cơ sở đó ta có đồ thị như sau:

Ví dụ 1: Cho từ từ dung

dịch NaOH 1,5M phản

ứng với 1 lít dung dịch

Al(NO3)3 Số mol kết tủa

thu được có quan hệ với

thể tích dung dịch NaOH

như hình vẽ:

Từ đồ thị ta chuyển giá trị thể tích dung dịch NaOH thành giá trị về số mol;

Thể tích dung dịch NaOH bằng 0,2 lít tương ứng với 0,2.1,5=0,3 mol;

Thể tích dung dịch NaOH bằng 0,24 lít tương ứng với 0,24.1,5=0,36 mol;

Tại nNaOH = 0,3 mol; kết tủa đạt cực đại ; => nAl3+ = 0,3/3=0,1 mol

Tại nNaOH = 0,36 mol; kết tủa bị hòa tan một phần; => ta dùng công thức

3

n 4.n   n 

=> x = 4.0,1-0,36 = 0,04 mol;

Ta có thể chia đơn giản đồ thị thành 2 tam giác vuông

3

Al(OH)n

-OHn

Trang 20

T ừ đó dựa vào hình học dễ thấy 1,8 – 1,5 = x = 0,3 mol; điền đáp án đúng vào các ô dưới đâyồ thị biến thiên kết tủa là một hình tam giác vuông ị biến thiên kết tủa là một hình tam giác vuông th ta th y chi u cao c a tam giác vuông bên trái b ng 1/3 c nh c a gócất đặc biệt của đồ thị, ta có thể tiến hành giải bài toán ền đáp án đúng vào các ô dưới đây ủa là một hình tam giác vuông ằng phương pháp hình học ạnh của góc ủa là một hình tam giác vuôngvuông còn l i nên ạnh của góc điền đáp án đúng vào các ô dưới đâyột hình tam giác vuông ào các ô dưới đây d i chi u cao = 0,3/3=0,1; xét tam giác vuông bên ph i thìền đáp án đúng vào các ô dưới đây ải bài toán

ó l tam giác vuông cân, v y x = 0,3 + 0,1 – 0,36 = 0,04 mol

điền đáp án đúng vào các ô dưới đây ào các ô dưới đây ận thấy 2,4 – (a + 0,8) = a ;

Ví dụ 2: Cho từ từ dung

dịch NaOH đến dư vào dung

dịch AlCl3 Số mol kết tủa

thu được có quan hệ với số

mol NaOH như hình vẽ:

A 0,18 mol B 0,17 mol C 0,15 mol D 0,14 mol

Tại nNaOH = 0,24 mol; kết tủa chưa đạt cực đại ; => nAl(OH)3 =nOH-/3=0,24/3=0,08 mol

3

n 4.n   n 

=> 0,08 = 4.nAl3+ -0,64 ; =>nAl3+ = 0,18 mol = nAl(OH)3 lớn nhất = x ;

Từ đồ thị ta nhận thấy số mol của OH- để hòa tan hoàn toàn kết tủa = 0,64+0,24/3=0,72 mol ; m x = 0,72/4= 0,18 molào các ô dưới đây ;

Ví dụ 3: Khi nhỏ từ từ đến

dư dung dịch NaOH vào

dung dịch AlCl3, kết quả thí

nghiệm được biểu diễn trên

đồ thị sau (số liệu tính theo

3

Al(OH)n

-OHn

x

Trang 21

C 3y+x=1,44 D 3y+x=1,24

Tại nNaOH = 0,36 mol thì kết tủa đạt cực đại; => nAl3+ = nAl(OH)3 = 0,36/3=0,12mol

Tại nNaOH = x mol; kết tủa chưa đạt cực đại ; => nAl(OH)3 = nOH-/3=x/3 molTại nNaOH = y mol; kết tủa bị hòa tan một phần; => ta dùng công thức

3

n 4.n   n 

=> x/3 = 4.nAl3+ -y ; =>x/3 = 4.0,12 – y ; => x + 3y = 1,44

Từ đồ thị ta nhận thấy số mol của OH- để hòa tan hoàn toàn kết tủa = y +x/3;

mà y +x/3 =4 0,12; => x + 3y = 1,44

2.2.1.4 Dạng dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch chứa H + và Al 3+

Khi cho dung dịch kiềm chứa OH- vào dung dịch chứa H+ và Al3+ thì quá trình phảnứng xảy ra như sau:

Trang 22

Trường hợp 2: Nếu OH- dư thì kết tủa bị hòa tan một phần khi đó đồng thời xảy raphản ứng (2) và (4), khi đó Al3+ và OH- đều hết Dễ dàng chứng minh được

3

n 4.n   n  tương đương với hàm số “y  x a ” v i a l h ng s ới đây ào các ô dưới đây ằng phương pháp hình học ố

Trên cơ sở đó ta có đồ thị như

Ta tiến hành tịnh tiến đồ thị về mốc không khi đó giá trị nOH- = 1,6 mol được thaybằng giá trị mới là 1,6 – 0,2 = 1,4 mol; giá trị của kết tủa không thay đổi

nAl(OH)3 = 0,4 mol = nAl3+;

3

n 4.n   n 

=> x = 4.0,4 -1,4 = 0,2 mol

Từ đồ thị ta nhận thấy số mol của OH

hòa tan ho n to n k t t a = 4.0,4 = 1,6điền đáp án đúng vào các ô dưới đâyể tiến hành giải bài toán ào các ô dưới đây ào các ô dưới đây ến thiên kết tủa là một hình tam giác vuông ủa là một hình tam giác vuông

Trang 23

Ví dụ 2: Nhỏ từ từ dung dịch

KOH cho tới dư vào dung dịch

chứa a mol HNO3 và b mol

Al2(SO4)3 Kết quả thí nghiệm

Giá trị của a+b là

Từ đồ thị ta nhận thấy số mol của OH- để hòa tan hoàn toàn kết tủa = 0,7 + 0,1 =0,8 mol; mà 0,8 = 4.nAl3+ ;=> nAl3+ =0,2 mol ; => b=0,1 mol ;

=> a + b =0,5

2.2.1.5 Dạng dung dịch axit mạnh tác dụng với dung dịch chứa AlO 2 -

Khi cho dung dịch axit mạnh chứa H+ vào dung dịch chứa AlO2- thì quá trình phảnứng xảy ra như sau:

-n

0,1

3

Al(OH)n

-OHn

0

Trang 24

Tổng hợp (1) và (2) ta có phương trình chung:

4H+ + AlO2- → Al3+ + 2H2O (3)

Trường hợp 1: Nếu H+ hết, AlO2- dư hoặc vừa đủ thì n nH

Tương đương với hàm số “y  x”

Trường hợp 2: Nếu H+ dư thì kết tủa bị hòa tan một phần khi đó đồng thời xảy raphản ứng (1) và (3), khi đó AlO2- và H+ đều hết Dễ dàng chứng minh được

Ví dụ 1: Cho đồ thị biểu diễn

mối liên hệ giữa lượng ion

H+ và lượng kết tủa

Al(OH)3 trong phản ứng của

dung dịch chứa ion H+ với

dung dịch chứa ion AlO2− như

sau:

Dựa vào đồ thị, cho biết giá trị của a là

A 0,25 B 0,23 C 0,35 D 0,2 Định hướng tư duy lời giải

0

3

Al(OH)n

+

Hn

+

Hn

0,25x0,4

Định dạng
Số trang	48
Dung lượng	3,29 MB