Một số kinh nghiệm giải dạng bài tập khi cho khí co2 tác dụng với dung dịch bazơ dành cho học sinh THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁTRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH 3 ***************** SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỘT SỐ KINH NGHIỆM GIẢI DẠNG BÀI TẬP KHI CHO KHÍ CO 2 TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH BAZƠ DÀNH

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH 3

*****************

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

MỘT SỐ KINH NGHIỆM GIẢI DẠNG BÀI TẬP

KHI CHO KHÍ CO 2 TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH BAZƠ

DÀNH CHO HỌC SINH THPT

Người thực hiện: Nguyễn Văn Hoạt

Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc lĩnh vực: Hóa Học

THANH HOÁ NĂM 2019

MỤC LỤC

II/ Thực trạng của việc nghiên cứu đề tài: Trang 1

Dạng 1 : CO2 phản ứng với dung dịch chứa một bazơ tan. Trang 2

Dạng 2 : Phản ứng của CO2 dung dịch chứa hỗn hợp các bazơ tan Trang 6

ĐỀ TÀI MỘT SỐ KINH NGHIỆM GIẢI DẠNG BÀI TẬP KHI CHO KHÍ CO2 TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH BAZƠ DÀNH CHO HỌC SINH THPT

I Phần mở đầu:

1. Lý do chọn đề tài:

Trong vài năm gần đây, các dạng toán về CO2 tác dụng với dung dịch kiềm được đề cập khá nhiều trong các kì thi Kết quả làm bài của học sinh đối với dạng toán này còn thấp Vì thế bản thân tôi là một giáo viên được phân công giảng dạy môn Hóa Học lớp 11 và tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi tôi thường thấy học sinh vận dụng lý thuyết vào làm bài tập chưa thật nhuần nhuyễn, chưa xác định được dạng toán hoặc từ những dạng bài tập đơn giản phát triển thành những dạng bài tập khó hơn thì học sinh thường gặp những sai lầm không đáng có nên cách giải thường sót đáp án hoặc giải nhầm do đó kết quả đạt được chưa cao Vì vậy tôi mạnh dạn đưa ra đề tài “ Một số kinh nghiệm giải dạng bài tập khi cho khí

CO 2 tác dụng với dung dịch bazơ”.

2. Mục đích nghiên cứu:

Nghiên cứu vấn đề này tôi muốn làm rõ các vấn đề sau

- Làm rõ được dạng toán tổng quát và giúp học sinh nhận ra được dạng toán

- Vận dụng được dạng tổng quát để giải quyết các bài tập khó hơn

- Hình thành cho học sinh kỷ năng giải quyết vấn đề một cách triệt để

- Học sinh sẻ đạt được kết quả cao khi gặp dạng toán này trong các đề thi

3 Phạm vi đối tượng nghiên cứu:

Một số kinh nghiệm giải dạng bài tập “khi cho khí CO2 tác dụng với dung dịch bazơ’’

4 Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp xây dựng lý thuyết, phương pháp thống kê, sử lý số liệu…

5 Điểm mới trong kết quả nghiên cứu:

Tôi đã phân ra thành từng dạng từ dể đến khó và sau khi giải quyết xong tôi

đã đưa ra một số bài tập có đáp án để học sinh có thể tham gia giải, rèn luyện kỷ năng tư duy củng như sáng tạo của các em

II Phần nội dung:

1, Cơ sở lý luận:

Trong số các môn học tự nhiên thì Hóa Học là môn khoa học nghiên cứu các chất, sự biến đổi các chất và ứng dụng của nó trong đời sống và sản xuất Nhưng học sinh được tiếp cận môn học từ lớp 8 nên ban đầu còn có nhiều bở ngỡ, kiến thức lại rất nhiều, đặc biệt việc ứng dụng vào thực tiển cuộc sống Học sinh thấy khó tiếp cận kiến thức vì cảm thấy mới mẻ, nhưng lại khô khan nên hứng thú học tập trong học sinh rất ít Học sinh thường không nắm vững lý thuyết hoặc nắm vững lý thuyết nhưng vận dụng chúng vào làm bài tập còn sơ sài chưa được nhuần nhuyễn nên học sinh có tâm lý chán học nhất là đối với học sinh đại trà Còn đối với học sinh khá giỏi khi được giáo viên lấy làm đối tượng bồi dưỡng học sinh giỏi thi các cấp thì các em vẫn e ngại và lo lắng hơn so với học các môn khác như Toán hay Vật Lý

2 Thực trạng của việc nghiên cứu đề tài

1 Thuận lợi

Tôi luôn nhận được sự quan tâm của ban giám hiệu nhà trường, các đồng nghiệp quý bậc phụ huynh cũng như các em học sinh Trong quá trình công tác tôi được phân công giảng dạy môn Hóa Học THPT trong nhiều năm và thực hiện công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Bản thân tôi đúc rút được một số kinh nghiệm giúp tôi khi thực hiện tốt đề tài “ Một số kinh nghiệm giải dạng bài tập khi cho khí CO2 tác dụng với dung dịch kiềm dành cho học sinh THPT”

2 Khó khăn

Mặc dù có những thuận lợi như trên nhưng tôi cũng gặp không ít khó khăn như môn Hóa Học đa số các em chưa thật sự hứng thú tìm hiểu Đối tượng học sinh của tôi phần lớn việc đầu tư cho học tập chưa cao, chưa đồng đều Đa số học sinh gặp khó khăn khi xác định dạng bài tập và cách giải các dạng bài tập đó nên hiệu quả chưa được chưa cao, chưa đạt như yêu cầu của môn học

Vì vậy đã thôi thúc tôi phải tìm giải pháp và thời gian phù hợp để thực hiện sáng kiến trên, nhằm tạo cho học sinh có hứng thú tìm hiểu về môn Hóa Học từ

đó giúp các em học tốt hơn môn Hóa Học

3 Giải quyết vấn đề

Dạng 1 : CO2 phản ứng với dung dịch chứa một bazơ tan.

Phương pháp giải

● Khi đề bài yêu cầu xác định và tính toán lượng sản phẩm tạo thành thì ta dựa vào tỉ lệ

2

OH CO

n n



[3]

● Khi đề bài yêu cầu tính lượng CO2 phản ứng thì ta tính mol của Ca(OH)2

hoặc Ba(OH)2 và tính mol của kết tủa BaCO3 hoặc CaCO3 So sánh số mol của bazơ và của kết tủa nếu số mol của kết tủa nhỏ hơn thì sẽ có hai khả năng xảy ra:

Hoặc bazơ dư hoặc bazơ hết Trường hợp bazơ hết thì phản ứng phải tạo ra cả muối axit [4]

● Khi đề yêu cầu xác định lượng Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2 tham gia phản ứng thì ta tính mol CO2 và mol của kết tủa BaCO3 hoặc CaCO3 rồi áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với C để xem phản ứng có tạo ra muối Ca(HCO3)2 hoặc Ba(HCO3)2 hay không Từ đó áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với Ca hoặc Ba để suy ra lượng Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2 [4]

►Các ví dụ minh họa ◄

Ví dụ 1: Nung 13,4 gam hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại hóa trị II, sau

khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 6,8 gam chất rắn và khí X Lượng khí X sinh ra cho hấp thụ vào 75 ml dung dịch NaOH 1M Khối lượng muối khan thu được sau phản ứng là

A 4,2 gam B 6,5 gam C 6,3 gam D 5,8gam.[5]

Hướng dẫn giải Nung muối cacbonat thu được khí X là CO2

3

MCO ��� t o MO + CO2

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có :

CO MCO cha� t ra� n CO

6,6

44 Theo giả thiết ta có

2

NaOH NaOH

CO

muối axit

Phương trình phản ứng :

CO2 + NaOH � NaHCO3 (1)

mol: 0,075 � 0,075 � 0,075

Theo (1) ta thấy số mol của NaHCO3 là 0,075 mol nên suy ra khối lượng của NaHCO3 là :

3

NaHCO

m = 0,075.84 = 6,3 gam

Đáp án C.

Ví dụ 2: (Chu Văn An Hà Nội 2017-2018)

Cho 10 lít hỗn hợp khí (đktc) gồm CO2 và 68,64% CO về thể tích đi qua 100 gam dung dịch Ca(OH)2 7,4% thấy tách ra m gam kết tủa Giá trị của m là

A 10 gam B 8 gam C 6 gam D 12 gam.[5]

Hướng dẫn giải

Theo giả thiết ta thấy thành phần phần trăm về thể tích của CO2 là :

%CO2 = (100 – 68,64)% = 31,36% �

2

CO

10

n 31,36% 0,14 mol.

22,4

Ca(OH) Ca(OH)

7,4

74

Cách 1 : Dựa vào tỉ lệ mol

2

OH CO

n n



để xác định sản phẩm sinh ra

2 2

Ca(OH) OH

CO CO

2n

1 T 2



   �   �Phản ứng tạo ra hai muối Phương trình phản ứng :

CO2 + Ca(OH)2 � CaCO3 + H2O (1)

mol: x � x � x

2CO2 + Ca(OH)2 � Ca(HCO3)2 (2)

mol: 2y � y � y

Theo (1), (2) và giả thiết ta có :

x 2y 0,14 y 0,04

�

Khối lượng kết tủa là : m CaCO3  0,06.100 6 gam 

Cách 2 : Dựa vào bản chất phản ứng

CO2 + Ca(OH)2 � CaCO3 + H2O (1)

mol: 0,1 � 0,1 � 0,1

CaCO3 + CO2 + H2O � Ca(HCO3)2 (2) [1]

mol: 0,04 � (0,14 – 0,1) � 0,04

Theo các phương trình phản ứng ta thấy : Lúc đầu có 0,1 mol CaCO3 tạo ra nhưng sau đó có 0,04 mol CaCO3 bị hòa tan do CO2 còn dư Kết quả là sau tất cả các phản ứng sẽ thu được 0,06 mol CaCO3, tức là thu được 6 gam kết tủa

Đáp án C.

Ví dụ 3: Cho V lít khí CO2 (đktc) 1 lít dung dịch Ba(OH)2 0,2M Sau phản ứng thu được 19,7 gam kết tủa Giá trị của V là

A 2,24 B 2,24 hoặc 6,72 C 4,48 D 2,24 hoặc 4,48 [2]

Hướng dẫn giải

Theo giả thiết ta có :

Ba(OH) BaCO

n  0,2 mol, n  0,1mol � Còn 0,1 mol Ba2+ nằm ở trong dung dịch

● Trường hợp 1 : Ba(OH)2 dư

CO2 + Ba(OH)2 � BaCO3 + H2O (1)

mol: 0,1 � 0,1 � 0,1

Theo (1) ta thấy số mol CO2 đã dùng là 0,1 mol Suy ra thể tích CO2 ở điều kiện tiêu chuẩn đã dùng là 2,24 lít

● Trường hợp 2 : Ba(OH)2 phản ứng hết, 0,1 mol Ba2+ nằm trong dung dịch ở dạng Ba(HCO3)2

CO2 + Ba(OH)2 � BaCO3 + H2O (1)

mol: 0,1 � 0,1 � 0,1

2CO2 + Ba(OH)2 � Ba(HCO3)2 (2)

mol: 0,2 � 0,1 � 0,1

Ta thấy số mol CO2 là 0,3 mol Suy ra thể tích CO2 ở điều kiện tiêu chuẩn đã dùng là 6,72 lít

Đáp án B.

Ví dụ 4: Thổi khí CO2 vào dung dịch chứa 0,02 mol Ba(OH)2 Giá trị khối lượng kết tủa biến thiên trong khoảng nào khi CO2 biến thiên trong khoảng từ 0,005 mol đến 0,024 mol ?

A 0 gam đến 3,94 gam B 0 gam đến 0,985 gam

C 0,985 gam đến 3,94 gam D 0,985 gam đến 3,152 gam [5]

Hướng dẫn giải

Khi số mol CO2 biến thiên trong khoảng (0,005; 0,024) và mol Ba(OH)2 là 0,02 mol thì lượng kết tủa lớn nhất thu được là khi n CO2  n Ba(OH)2  0,02 mol.

CO2 + Ba(OH)2 � BaCO3 + H2O (1)

mol: 0,02 � 0,02 � 0,02

Theo (1) suy ra m BaCO max3  0,02.197 3,94 gam 

Khi số mol CO2 là 0,005 mol thì n BaCO 3  n CO 2  0,005 mol � m BaCO 3  0,985 gam. Khi số mol CO2 là 0,024 mol thì :

CO2 + Ba(OH)2 � BaCO3 + H2O (2)

mol: 0,02 � 0,02 � 0,02

BaCO3 + CO2 + H2O � Ba(HCO3)2

mol: 0,004 � 0,004 � 0,004

Khi đó n BaCO 3  0,02 0,004 0,016 mol   � m BaCO 3  0,016.197 3,152 gam 

Vậy khối lượng kết tủa biến đổi trong đoạn từ 0,985 gam đến 3,94 gam

Đáp án C.

Ví dụ 5: Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lít khí CO2 (đktc) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2

nồng độ a mol/l, thu được 15,76 gam kết tủa Giá trị của a là

A 0,048 B 0,032 C 0,04 D 0,06 [2]

Hướng dẫn giải

Theo giả thiết ta có :

CO BaCO

n  0,12 mol, n  0,08 mol � Có 0,08 mol CO2 chuyển vào muối BaCO3 còn 0,04 mol CO2 chuyển vào muối Ba(HCO3)2

Phương trình phản ứng :

CO2 + Ba(OH)2 � BaCO3 + H2O (1)

mol: 0,08 � 0,08 � 0,08

2CO2 + Ba(OH)2 � Ba(HCO3)2 (2)

mol: 0,04 � 0,02 � 0,02

Theo (1), (2) và giả thiết ta có :

2

Ba (OH) 2

0,1

n 0,08 0, 02 0,1 mol [Ba(OH) ]= 0,04M.

2,5

Đáp án C.

Ví dụ 6: (Khối B 2011)

Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít CO2 (đktc) vào 100 ml dung dịch gồm K2CO3 0,2M và KOH x mol/lít, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y Cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch BaCl2 (dư), thu được 11,82 gam kết tủa Giá trị của x là

Hướng dẫn giải Nhận thấy : 2

2 3 3

CO CO BaCO

n  n   n nên suy ra trong dung dịch Y còn chứa cả muối HCO3-

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với C ta có :

CO CO (trong K CO ) HCO CO (trong BaCO ) HCO

Phương trình phản ứng :

CO2 + OH- � HCO3- (1)

mol: 0,06 � 0,06 � 0,06

CO2 + 2OH- � CO32- (2)

mol: (0,1 – 0,06) � 0,08

Theo (1) và (2) ta thấy :

OH

1,4

n 0,06 0,08 1,4 mol x [KOH] [OH ] 1,4M.

1

    �     

�

Đáp án B.

Dạng 2 : Phản ứng của CO2 dung dịch chứa hỗn hợp các bazơ tan.

Phương pháp giải

- Bản chất phản ứng :

2

2 3 2

2

2 3 2 3

2

2

 

- Nếu dung dịch kiềm có Ba(OH)2 hoặc Ca(OH)2 thì còn có thể có phản ứng tạo kết tủa nếu phản ứng của CO2 với OHtạo ra 2

3

2 2

3 3

2 2

3 3

 

 

- Dựa vào giả thiết và các phương trình phản ứng ion rút gọn để tính toán suy

ra kết quả cần tìm [“4”]

►Các ví dụ minh họa ◄

Ví dụ 1: (Khối A 2009)

Cho 0,448 lít khí CO2 (đktc) hấp thụ hết vào 100 ml dung dịch chứa hỗn hợp NaOH 0,06M và Ba(OH)2 0,12M, thu được m gam kết tủa Giá trị của m là

A 3,940 B 1,182 C 2,364 D 1,970 [5]

Hướng dẫn giải

Theo giả thiết ta có : n CO 2= 0,02 mol ; nNaOH = 0,006 mol ; n Ba (OH) 2= 0,012 mol

� n Ba 2 = 0,012 mol ; �nOH = 0,03 mol

Phương trình phản ứng :

2

2 3 2

mol : 0,015 0,03 0,015

 

2

2 3 2 3

mol : 0,005 0,005

�

3

n   0,015 0, 005 0,01 mol n      0, 012 mol nên lượng kết tủa tính theo CO32-

2 2

3 3

mol : 0, 01 0,01 0,01

   � �

 n BaCO 3 = n CO 2  = 0,01  m BaCO 3 = 0,01.197 = 1,97 gam

Đáp án D.

Ví dụ 2: Dung dịch X chứa hỗn hợp các chất KOH 0,05M, NaOH 0,05M và

Ba(OH)2 0,15M Sục 7,84 lít khí CO2 (đktc) vào 1 lít dung dịch X thì lượng kết tủa thu được là

A 19,7 gam B 9,85 gam C 29,55 gam D 10 gam [5]

Hướng dẫn giải

Theo giả thiết ta có : n CO 2= 0,35 mol ; nNaOH = 0,05 mol ; nKOH = 0,05 mol;

2

Ba (OH)

n = 0,15 mol

� n Ba 2 = 0,15 mol ; �nOH = 0,4 mol

Phương trình phản ứng:

2

2 3 2

2

2 3 2 3

mol : 0, 2 0, 4 0, 2

mol : 0,15 0,15

 

�

3

n   0, 2 0,15 0, 05 mol n      0,1 mol nên lượng kết tủa tính theo

CO32-

2 2

3 3

mol : 0,05 0, 05 0,05

   � �

 m BaCO 3= 0,05.197 = 9,85 gam

Đáp án B.

● Lưu ý : Ngoài cách viết phương trình theo đúng bản chất của phản ứng

giữa CO 2 và dung dịch kiềm để tính lượng CO 3 2- tạo ra như ở ví dụ 1 và 2, ta còn

có thể dựa vào tỉ lệ

2



OH CO

n

n để tính lượng CO 3 2- như ở ví dụ 3 dưới đây.[3]

Ví dụ 3: Hấp thụ hoàn toàn 0,672 lít khí CO2 (đktc) vào 1 lít dung dịch gồm NaOH 0,025M và Ca(OH)2 0,0125M, thu được x gam kết tủa Giá trị của x là

A 2,00 B 0,75 C 1,00 D 1,25 [5]

Hướng dẫn giải

Theo giả thiết ta có :

2 2

CO OH Ca

n  0,03 mol, n   0,05 mol, n   0,0125 mol.

Nhận xét :

2

OH CO



   �   �Phản ứng tạo ra muối CO32- và HCO3-

Phương trình phản ứng :

CO2 + 2OH- � CO32- + H2O (1)

mol: x � 2x � x

CO2 + OH- � HCO3- (2)

mol: y � y � y

Từ (1), (2) và giả thiết ta có : ��x y 0,032x y 0,05  ���x 0,02y 0,01

So sánh số mol ta thấy 2 2

3

CO Ca

n   n  � Lượng kết tủa sinh ra tính theo ion Ca2+

Ca2+ + CO32- � CaCO3 (3)

mol: 0,0125 � 0,0125 � 0,0125

Vậy m CaCO 3 = 0,0125.100 = 1,25 gam

Đáp án D.

Từ ví dụ này ta thấy nếu

2



CO

n

2

3 CO

Ví dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn m gam FeS2 bằng một lượng O2 vừa đủ, thu được khí

X Hấp thụ hết X vào 1 lít dung dịch Y chứa Ba(OH)2 0,15M và KOH 0,1M, thu được dung dịch Z và 21,7 gam kết tủa Cho dung dịch NaOH vào Z thấy xuất hiện thêm kết tủa Giá trị của m là

A 23,2 B 12,6 C 18,0 D 24,0 [5]

Hướng dẫn giải Đốt cháy FeS2 trong O2 vừa đủ thu được khí X là SO2

4FeS2 + 11O2 ��� t o 2Fe2O3 + 8SO2

Theo giả thiết ta có : 2

3

3 BaSO SO

n   n = 0,1 mol, nOH= 0,4 mol, n Ba 2 = 0,15 mol

Cho dung dịch NaOH vào Z thấy xuất hiện thêm kết tủa suy ra trong Z có HSO

3, do đó OH- trong Y đã phản ứng hết với khí SO2

Phương trình phản ứng :

SO2 + 2OH � 2

3

SO  (1) mol: 0,1  0,2  0,1

SO2 + OH � HSO 3  (2)

mol: 0,2  (0,4 – 0,2) � 0,2

Theo các phản ứng ta có : n FeS 2= 1

2.n SO 2= 0,15  m = 120.0,15 = 18 gam

Đáp án C.

Ví dụ 5: Sục CO2 vào 200 ml hỗn hợp dung dịch gồm KOH 1M và Ba(OH)2

0,75M Sau khi khí bị hấp thụ hoàn toàn thấy tạo 23,64 gam kết tủa Thể tích khí

CO2 đã dùng (đktc) là

A 8,512 lít B 2,688 lít C 2,24 lít D Cả A và B đúng [5]

Hướng dẫn giải

Theo giả thiết ta có :

2

KOH Ba(OH) BaCO

Ba OH

n   0,15 mol, �n   n  2n  0,5 mol, n  0,12 mol.

Vì số mol Ba2+ lớn hơn số mol BaCO3 nên Ba2+ còn dư Như vậy phản ứng của CO2 với dung dịch kiềm đã tạo ra 0,12 mol CO32-

Xét các khả năng xảy ra :

● Trường hợp OHdư :

CO2 + 2OH  � CO32- + H2O (1)

mol: 0,12 � 0,24 � 0,12

Theo (1) suy ra : n CO 2  0,12 mol � V CO 2  0,12.22, 4 2,688 lít 

● Trường hợp OHphản ứng hết thì phản ứng tạo ra cả muối axit :

CO2 + 2OH  � CO32- + H2O (1)

mol: 0,12 � 0,24 � 0,12

CO2 + OH � HCO3- (2)

mol: 0,26 � (0,5 – 0,24) = 0,26

Theo (1) và (2) suy ra : n CO 2  0,38 mol � V CO 2  0,38.22, 4 8,512 lít 

Đáp án D.

Ví dụ 6: (Đề thi thử ĐHKHTN)

Sục V lít CO2 (đktc) vào 200 ml dung dịch hỗn hợp KOH 0,5M và Ba(OH)2

0,375M Xác định giá trị của V là để thu được lượng kết tủa lớn nhất ?

A 1,68 l� t V � CO2  3,92 l� t. B 1,68 lít hoặc 3,92 lít

C 1,68 l� t<V CO2 � 3,92 l� t. D 1,68 l� t V � CO2� 3,92 l� t. [5]