3.1 Lý thuyết chung cơ bản dạng kiến thức bài toán muối của kim loại Al và Zn tác dụng với kiềm.. Nhưng với sự nỗ lực không ngừng trong việc họctập, cùng với sự hỗ trợ của các nguồn tài
Trang 1MỤc lỤc
Tên đề tài:………
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ………
PHẦN II: NỘI DUNG
1 Cơ sở lí luận của vấn đề nghiên cứu,
2 Thực trạng của vấn đề
3 Các giải pháp giải quyết vấn đề
3.1 Lý thuyết chung cơ bản dạng kiến thức bài toán muối của
kim loại Al và Zn tác dụng với kiềm
3.2 Lý thuyết chung cơ bản dạng kiến thức bài oxit axit CO2,
SO2 vào kiềm
4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm.
PHẦN III: KẾT LUẬN
1 Kết luận chung
2 Những kiến nghị, đề xuất
1 2-33-19344
4 - 8
8-2020 20-212121
Trang 2PHẦN I : MỞ ĐẦU.
1 Lí do chọn đề tài.
Trong những năm gần đây việc ôn thi học sinh giỏi nhận được quan tâm rấtlớn trong các nhà trường, mức độ kiến thức trong các đề thi cũng có những điềuchỉnh, mở rộng và phong phú hơn rất nhiều Là một giáo viên dạy học môn hóahọc tôi gặp không ít khó khăn với việc xây dựng, tập hợp tài liệu, và truyền thụkiến thức cho các em học sinh Nhưng với sự nỗ lực không ngừng trong việc họctập, cùng với sự hỗ trợ của các nguồn tài liệu, của đồng nghiệp, của công nghệthông tin , giúp tôi càng ngày vửng tin trong việc truyền thụ kiến thức và tìm rađược những phương pháp tối ưu để nâng cao chuyên môn, nghiệp vụ trong việcdạy học mang lại cho học sinh những chiều hướng tích cực trong học tập Mộttrong những mảng kiến thức mà cá nhân tôi thật sự rất tâm đắc sau khi tìm ra
được cách hệ thống và phương pháp để truyền thụ cho học sinh đặc biệt là học
sinh giỏi đó là mảng kiến thức khi cho dung dịch muối của Al, Zn và oxit axitCO2, SO2 vào dung dịch kiềm(hỗn hợp kiềm) Có thể đề tài này đã được nhiềungười tìm hiểu và nghiên cứu, nhưng nó chỉ ở một bazơ thường là với NaOHhoặc Ca(OH)2 nên sau một vài năm đầu giảng dạy ôn tập HSG, đọc nhiều loại tàiliệu nhưng việc phân dạng và phương pháp truyền thụ kiến thức dạng bài vẫn rấtkhó khăn Vấn đề khó khăn nhất mà tôi đã giải quyết được so với nhiều tài liệu
cũ là bài toán cho các chất trên vào dung dịch của hỗn hợp kiềm Xin được chia
sẻ cùng bạn bè và các đồng nghiệp đề tài "Một số bài toán hóa học dạng muối
của kim loại Al, Zn và Oxit axit (CO 2 , SO 2 ) tác dụng với dung dịch kiềm", để
bạn bè đồng nghiệp cùng tham khảo, cùng nhau trao đổi kinh nghiệm giảng dạy,
nhằm ngày một nâng cao chất lượng giáo dục nói chung và chất lượng bộ mônhoá học nói riêng Xin được chân thành cám ơn mọi người đọc
2 Mục đích nghiên cứu.
Mục đích lớn lao của người giáo viên trong việc truyền thụ kiến thức làtìm mọi cách giúp học sinh nhận dạng, giải nhanh, trình bày khoa học và ngắngọn nhất có thể Tôi đã quyết tâm tìm tòi nghiên cứu và đưa vào vận dụng thử
nghiệm liên tục nhiều dạng toán từ nhiều năm qua Kết quả thu được là khả
năng tiếp nhận kiến thức rất chủ động của học sinh, từ việc nhận dạng vàphương pháp giải
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
a Đối tượng nghiên cứu:
Trang 3Đối tượng: - Học sinh khối 9 trường THCS A
- Học sinh ụn luyện học sinh giỏi cỏc cấp
- Đối tượng yờu thớch và cú chuyờn ngành về húa học
b Phạm vi nghiờn cứu:
Chương trỡnh húa học cấp THCS Chương trỡnh nõng cao, mở rộng kiến thứccủa bộ mụn, cỏc loại tài liệu của đồng nghiệp húa về mảng kiến thức trờn
4 Phương phỏp nghiờn cứu.
a Phương phỏp xõy dựng cơ sở lý thuyết;
- Tỡm hiểu thực tế, chuẩn bị tài liệu, đưa vào ỏp dụng, thay đổi chỉnh sửa, rỳtkinh nghiệm và hoàn thiện
Cụ thể:
- Hướng dẫn tổng quan lý thuyết
+ Một số sai lầm thường mắc phải khi làm bài với dạng toỏn
+ Bài tập vận dụng, bài tập tham khảo
b Phương phỏp điều tra khảo sỏt thực tế, thu thập thụng tin
- Trao đổi với đồng nghiệp, tham khảo tài liệu dạy học theo chủ đề của từngdạng bài tập, cỏc đề thi học sinh giỏi cỏc cấp THCS
Nghiên cứu kỹ sách giáo khoa lớp 9 và các sách nâng cao vềphơng pháp giải bài tập tham khảo các tài liệu đã đợc biên soạn
và phân tích hệ thống các dạng bài toán hoá học theo nội dung
đã đề ra
- Đúc rút kinh nghiệm của bản thân trong quá trình dạy học
- Áp dụng đề tài vào chơng trình giảng dạy đối với học sinh lớp
9 đại trà và ôn thi học sinh giỏi
- Tham khảo, học hỏi kinh nghiệm của một số đồng nghiệp
c Phương phỏp thống kờ, xử lý số liệu
- Dựa vào kết quả cụ thể của cỏc năm thi học sinh giỏi cấp tỉnh
- Thống kờ số lượng học sinh tham gia và điểm số của cỏc em qua hệ thống bàithi cú kiến thức liờn quan
PhẦn II: NỘi dung SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
1 Cơ sở lớ luận của vấn đề nghiờn cứu.
- "Một số bài toỏn húa học dạng muối của kim loại Al, kim loại Zn và
Oxit axit (CO 2 , SO 2 ) tỏc dụng với dung dịch kiềm", là dạng kiến thức liờn quan
Trang 4trực tiếp đến hợp chất của hai kim là Al và Zn Đây là hai kim loại rất phổ biến
và có những tính chất hóa học tương đối giống nhau Cả Al, Zn, oxit của Al, Zn,hiđroxit Al, Zn đều là những đơn chất và hợp chất lưỡng tính vừa tan được trong
axit vừ tan được trong kiềm CO 2 , SO 2 đều là những oxit axit có nhiều tính chất tương tự nhau
- "Một số bài toán hóa học dạng muối của kim loại Al, kim loại Zn và
Oxit axit (CO 2 , SO 2 ) tác dụng với dung dịch kiềm"chỉ có ở chương trình THCS
rất ít, không mở rộng do đặc trưng về tầm nhận thức và thời gian cho bậc học ngắn
Thí dụ trong chương trình sách giáo khoa có thông báo Al, Al2O3, Al(OH)3 tanđược trong kiềm Nhưng không giới thiệu phương trình hóa học
Trong chương trình sách giáo khoa có phần kiến thức CO2, SO2 tác dụng dung
dịch kiềm Nhưng chỉ dừng lại với dung dịch chỉ chứa một bazơ.
- "Một số bài toán hóa học dạng muối của kim loại Al, kim loại Zn và
Oxit axit (CO 2 , SO 2 ) tác dụng với dung dịch kiềm"mới được các tài liệu dừng
lại chủ yếu ở dung dịch chứa một bazơ
Vậy phải giúp học sinh nhận dạng và có phương pháp pháp giải
Trên đây là những lý do để tôi quyết định nghiên cứu đề tài này
2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm
Chưa có nguồn tài liệu đầy đủ cho hệ thống kiến thức "Một số bài toán
hóa học dạng muối của kim loại Al, kim loại Zn và Oxit axit (CO 2 , SO 2 ) tác dụng với dung dịch kiềm" đặc biệt với bài toán hỗn hợp kiềm.
Học sinh gặp khó khăn rất nhiều trong việc xác định kiến thức và chưa có
phương pháp giải hiệu quả cho dạng toán "Một số bài toán hóa học dạng muối
của kim loại Al, kim loại Zn và Oxit axit (CO 2 , SO 2 ) tác dụng với dung dịch kiềm"
3 Các giải pháp giải quyết vấn đề.
3.1 Lý thuyết chung cơ bản dạng kiến thức bài toán muối của kim loại Al và
Zn tác dụng với kiềm.
Al, Al2O3, Al(OH)3 lưỡng tính
2 Al + 2 H2O + 2 NaOH 2NaAlO2 + 3H2
Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O
Al là kim loại mạnh ở điều kiện thường phản ứng được với H2O và O2, nhưngphản ứng dừng lại rất nhanh do tạo ra các hợp chất bền ngăn không cho Al tiếpxúc với môi trường Thực chất các đồ dùng bằng Al lớp ngoài cùng là Al2O3
Al + 6 H2O 2 Al(OH)3 + 3H2
- Chú ý đến dạng bài tạo ra Al(OH)3, Zn(OH)2
Trang 5Trộn a mol NaOH và b mol muối AlCl3 Tìm mối liên hệ giữa a và b để phảnứng tạo kết tủa.
Trộn a mol NaOH và b mol muối ZnCl2 Tìm mối liên hệ giữa a và b để phảnứng tạo kết tủa
Với Al TH1 AlCl3 vừa đủ hoặc dư không có phản ứng (2): a≤ b
TH2 NaOH dư sau phản ứng (1) phản ứng (2) sảy ra một phần: 3b<a<4b
Kết hợp 2 TH trên ta có để phản ứng luôn tạo ra kết tủa a<4b
Với Zn TH1 ZnCl2 vừa đủ hoặc dư không có phản ứng (2): a≤ b
TH2 NaOH dư sau phản ứng (1) phản ứng (2) sảy ra một phần: 2b<a<4b
Kết hợp 2 TH trên ta có để phản ứng luôn tạo ra kết tủa 0<a<4b
Đảo lại bài toán ta dể tính được lượng NaOH min,max
Sơ đồ chung AlCl3 Al(OH) 3 NaAlO 2
Sơ đồ chung ZnCl 2 Zn(OH) 2 Na2ZnO2
* Trường hợp đề bài cho số mol của Al(OH) 3 ; Zn(OH) 2 < AlCl 3; ZnCl 2.
Tính NaOH Phương pháp cũ: Học sinh thường xét các trường hợp.
Trường hợp1: nAl(OH)3 = nAlCl3 ⇒ nNaOH(min) = 3 nAl(OH)3
Trường hợp 2: nAl(OH)3 < nAlCl3 ⇒ nNaOH = 4 nAlCl3 − nAl()H)3
Phương pháp này đa phần chúng ta dùng lâu nay, nhưng mắc 2 khuyết điểm, một là chậm, hai là không giải quyết được các bài toán hỗn hợp kiềm
Phương pháp mới: Vận dụng công thức.
NaOH min = 3 nAl(OH)3 NaOH max = 4 nAlCl3 - nAl(OH)3
Sơ đồ chung ZnCl 2 Zn(OH) 2 Na2ZnO2
Nếu đề bài cho số mol của ZnCl 2 và NaOH thì tính toán theo thứ tự tạo kết tủa rồi tan.
Nếu đề bài cho số mol của Zn(OH) 2 < ZnCl 2 thì tính NaOH theo công thức sau.
NaOH min = 2 nZn(OH)2 NaOH max = 4 nZnCl2 - 2nZn(OH)2
Trang 6Bài 1: Cho 3,42g Al2(SO4)3 tác dụng với 200 ml dung dịch NaOH, sau phản
ứng thu được 0,78g kết tủa Nồng độ mol/l nhỏ nhất của dung dịch NaOH đã dùng là:
A 0,15M B 0,12M C 0,28M D 0,19M
Lời giải
Ta có: a = 0,02 mol; b = 0,01 mol
Do b < a mà cần tính nồng độ mol/l của NaOH nhỏ nhất
nên nOH- min và nOH- = 3b = 0,03 mol
Vậy CM(NaOH) = 0,15M Đáp án A
Bài 2: Cho 200 ml dung dịch AlCl3 1M tác dụng với dung dịch NaOH 0,5M thu
được một kết tủa keo, đem sấy khô cân đực 7,8g Thể tích dung dịch NaOH 0,5M lớn nhất là:
Bài 3: Cho 200 ml dung dịch KOH vào 200 ml dung dịch AlCl3 1M thu được
7,8g kết tủa Nồng độ mol của dung dịch KOH đã dùng là:
A 3M B 1,5M hoặc 3,5M C C 1,5M D 1,4M hoặc 3M
Lời giải
Ta có: a = 0,2 mol; b = 0,1 mol do b < a nên có 2 khả năng:
+ nOH- min thì nOH- = 3b = 0,3 mol vậy CM(NaOH) = 1,5M
+ nOH- max thì nOH- = 4a – b = 0,7 mol vậy CM(NaOH) = 3,5M
Đáp án B
Bài 4: Cho V lít dung dịch NaOH 0,1M vào cốc chứa 200 ml dung dịch
ZnCl2 0,1M thu được 1,485g kết tủa Giá trị nhỏ nhất của V là:
A 1 lít B 0,5 lít C 0,3 lít D 0,7 lít
Trang 7Lời giải
Ta có: a = 0,02 mol; b = 0,015 mol
do b < a mà cần tính giá trị nhỏ nhất của V có nghĩa là cần tính số mol nhỏ nhất của OH-
Vậy nOH- = 2b = 0,03 mol nên V = 0,3 lít Đáp án C
Bài 5: Cho V lít dung dịch NaOH 0,1M vào cốc chứa 300 ml dung dịch
ZnCl2 0,1M thu được 2,2275g kết tủa Giá trị lớn nhất của V là:
Vậy nOH- = 4a - 2b = 0,075 mol nên V = 0,75 lít Đáp án B
Bài 6: Cho V lít dung dịch NaOH 0,1M vào cốc chứa 400 ml dung dịch
ZnCl2 0,1M thu được 2,97g kết tủa Giá trị của V là:
A 0,6 lít; 1 lít B 0,6 lít; 0,15 lít C 0,45 lít; 1 lít D 0,5 lít; 1 lít
Lời giải
Ta có: a = 0,04 mol; b = 0,03 mol do b < a nên có 2 khả năng:
+ Khả năng 1: Nếu nZn2+ dư thì nOH- = 2b = 0,06 mol Vậy V = 0,6 lít
+ Khả năng thứ 2: Nếu nZn2+ hết thì nOH- = 4a - 2b = 0,1 mol Vậy V = 1 lít
Do đó đáp án A
Bài 7 cho 200 ml dung dịch gồm MgCl2 0,3M; AlCl3 0,45 M; HCl 0,55 M tác
dụng hoàn toàn với V (l) dung dịch C chứa NaOH 0,02M và Ba(OH)2 0,01M.Tính V càn dùng để thu được kết tủa nhỏ nhất
Trang 8Mg2+ +2OH- > Mg(OH)2
0,06 0.06
=> m( kết tủa) = m( Al(OH)3 ) + m( Mg(OH)2 )
để kết tủa min=> Al(OH)3 tan
Al(OH)3 + OH- dư -> AlO2 - + H2O
Mg2+ + 2OH- -> Mg(OH)2
=> m(kết tủa ) = m( Mg(OH)2 )= 0.06 x 58 = 3.48(g
Bài 8 X là dung dịch có chứa 0,36 mol NaOH, Y là dung dịch có chứa 0,1 mol
AlCl3 Người ta tiến hành 2 thí nghiệm sau
Thí nghiệm 1 Cho từ từ từng giọt dung dịch X đến hết vào dung dịch Y, thuđược m1 gam kết tủa
Thí nghiệm 2 Cho từ từ từng giọt dung dịch Y đến hết vào X, được m2 gam kếttủa
a Nêu hiện tượng xảy ra và viết PTHH ở mỗi thí nghiệm
b Tính m1, m2 giả thiết các phản ứng xảy ra hoàn toàn
Lời giải:
a - Các hiện tượng:
TN1: xuất hiện kết tủa trắng keo
TN2: xuất hiện kết tủa trắng, rồi kết tủa tan ngay sau mỗi lần nhỏ từng giọt dd
Y vào dd X Đến một lúc nào đó kết tủa không tan, lượng không tan là m2
- Các pthh:
TN1 3NaOH + AlCl3 → Al(OH)3 + 3NaCl (1)
NaOH + Al(OH)3 → NaAlO2 + 2H2O (2)
TN2 AlCl3 + 4NaOH → NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O (3)
AlCl3 + 3NaAlO2 + 6H2O → 4Al(OH)3 + 3NaCl (4)
b - Tính m1:
Sau (1): nAl(OH)3 = 0,1mol, nNaOH dư = 0,06mol
Sau (2): nAl(OH)3 bị tan = nNaOH dư = 0,06mol; nAl(OH)3 còn = 0,04mol
→ m1 = 0,04.78 = 3,12 gam
- Tính m2:
Sau (3): nNaAlO2 = 1/4.nNaOH = 0,09mol, nAlCl3 dư = 0,01mol
Sau (4): nAl(OH)3 = 4.nAlCl3 dư = 0,04mol
→ m2 = 0,04.78 = 3,12 gam
3.2 Lý thuyết chung cơ bản dạng kiến thức bài oxit axit CO 2 , SO 2 vào kiềm.
Trang 9A Bản chất của phản ứng giữa oxit axit CO 2 , SO 2 với dung dịch kiềm dạng R(OH) 2.
Giả sử dẫn V lit CO2 (hoặc SO2) ở đktc vào dung dịch chứa b mol kiềmR(OH)2, phản ứng xảy ra theo trình tự sau:
Đầu tiên, phản ứng tạo ra muối trung hòa, đến khi nRCO3 = nR(OH)2 = b thìkết tủa đạt cực đại
CO2 + R(OH) → RCO3↓ + H2O (1)
b b b (mol)
Nếu tiếp tục sục khí CO2 (hoặc SO2) vào thì kết tủa RCO3 bị tan dần vàchuyển thành muối axit R(HCO3)2 Khi nCO2 (hoặc SO2) = 2b thì kết tủa tanhoàn toàn
CO2 + H2O + RCO3 → R(HCO3)2 (2)
+ Nếu chỉ tạo ra muối trung hòa thì chỉ có phản ứng (1)
+ Nếu chỉ tạo ra muối axit thì chỉ có phản ứng (3)
+ Nếu tạo ra hỗn hợp 2 muối thì xảy ra cả phản ứng (1) và (2)
B Phương pháp xác định muối tạo thành.
Căn cứ vào bản chất của phản ứng, ta có thể kết luận nhanh loại muối tạothành dựa vào tỉ lệ số mol của kiềm với oxit
Nếu đặt k = nR(OH)n Oxit2 = b
a thì ta có:
K ≤ 0,5 b ≤ 2a Muối axit R(HCO3)2 K < 0,5 thì CO2 dư0,5 < K < 1 a < b < 2a Hỗn hợp 2 muối Vừa đủ
K ≥ 1 b ≥ a Muối trung hòa RCO3 K > 1 thì R(OH)2 dư
C Các dạng bài tập vận dụng cụ thể :
Dạng 1: Xác định muối tạo thành khi biết số mol của oxit và bazơ.
Các bước giải:
- Bước 1: Lập tỉ lệ số mol: k = nR(OH)n Oxit2
- Bước 2: Lập PTHH theo kết quả tính toán ở trên.
- Bước 3: Thực hiện các phép tính dựa vào PTHH.
Trang 10Các ví dụ minh họa:
khối lượng muối tạo thành sau phản ứng
22,4 ; nBa(OH)2= 0,12 x 1 = 0,12 mol
=> nBa(OH)2
n CO2 = 0,120.3 = 0,4 < 0,5Vậy muối axit Ba(HCO3)2 tạo thành và CO2 dư
PTHH: 2CO2 + Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2
0,24 0,12 0,12 (mol)
=> mBa(HCO )3 2= 0,12 x 259 = 31,08 gam
với dung dịch axit H2SO4 rồi dẫn toàn bộ lượng khí SO2 sinh ra vào 100ml dungdịch Ca(OH)2 1,5M thì muối nào tạo thành ? Khối lượng bao nhiêu ?
Hướng dẫn
Ta có: nNa SO2 3= 100 12,6100 126x x = 0,1 mol
nCa(OH)2= 0,1 x 1,5 = 0,15 molPTHH: Na2SO3 + H2SO4 → Na2SO4 + SO2 + H2O
=> nCa(OH)2
n SO2 = 0,150,1 = 1,5 > 1 Vậy: muối trung hòa CaSO3 tạo thành và Ca(OH)2 dư
PTHH: SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3 + H2O
Cách 1: Phương pháp nối tiếp
CO2 + R(OH)2 → RCO3↓ + H2O
Trang 11b b b (mol)
CO2 + RCO3 + H2O → R(HCO3)2
(a-b) (a-b) (a-b) (mol)
Kết quả phản ứng tạo ra: (2b - a) mol RCO3; (a - b) mol R(HCO3)2
Cách 2: Phương pháp song song
Gọi x, y lần lượt là số mol của 2 muối RCO3 và R(HCO3)2 ta có:
CO2 + R(OH)2 → RCO3 + H2O
Tính khối lượng muối tạo thành Biết H = 100%
Bài toán có 3 cách giải:
Cách 1: Phương pháp nối tiếp.
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
CO2 + CaCO3 + H2O → Ca(HCO3)2 0,1 0,1 0,1 (mol)Vậy: Sau phản ứng: nCaCO3= 0,2 - 0,1 = 0,1 mol => mCaCO3= 10 gam
nCa(HCO )3 2 = 0,1 mol => mCa(HCO )3 2= 16,2 gam
Cách 2: Phương pháp song song
Gọi x, y lần lượt là số mol của 2 muối CaCO3 và Ca(HCO3)2 ta có:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2
Trang 12x y
=> mCaCO3= 10 gam; mCa(HCO )3 2= 16,2 gam
Dạng 2: Biện luận khối lượng muối theo số mol của oxit hoặc bazơ
1.Biện luận khối lượng của muối theo số mol của oxit.
- Trường hợp 1: Giả sử muối tạo thành là muối trung hòa => nmuối = noxit
- Trường hợp 2: Giả sử muối tạo thành là muối axit => nmuối ≤ 1
2 noxit
- Trường hợp 3: Giả sử tạo ra hỗn hợp 2 muối, ta có: 0,5 < nba ¬
noxitz <1
=> m muối axit < m muối trung hòa + mmuối axit < mmuối trung hòa
nào tạo thành? Khối lượng bao nhiêu?
Hướng dẫn:
Ta có:nSO2 22,4 = 0,6720,03 mol
Vì chưa biết tỉ lệ số mol n bazô
noxit nên có thể xảy ra 3 trường hợp:
- Trường hợp 1: Giả sử phản ứng chỉ tạo ra muối trung hòa BaSO3
PTHH: Ba(OH)2 + SO2 → BaSO3 + H2O