Trong chương trình Hóa học THPT các dạng bài toán hóa học rất phongphú, đa dạng, trong đó các bài toán về nhôm và hợp chất chiếm một phần quantrọng.. Trong dạy học hóa học, có thể nâng c
Trang 1MỤC LỤC
1 Mở đầu 2
1.1 Lí do chọn đề tài 2
1.2 Mục đích nghiên cứu 2
1.3 Đối tượng nghiên cứu 2
1.4 Phương pháp nghiên cứu 2
2 Nội dung 3
2.1 Cơ sở lí luận của đề tài 3
2.2 Thực trạng của đề tài trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 3
2.3 Các giải pháp sử dụng để giải quyết vấn đề 4
2.3.1 Cơ sở lí thuyết 4
2.3.2 Một số bài toán ví dụ: 5
2.4 Hiệu quả của đề tài 20
3 Kết luận và kiến nghị 21
3.1 Kết luận 21
3.2 Kiến nghị 21
Các từ viết tắt 23
Tài liệu tham khảo 24
Danh mục các đề tài sáng kiến kinh nghiệm 25
Trang 21 Mở đầu
1.1 Lí do chọn đề tài
Hóa học là môn học lí thuyết và thực nghiệm Nhưng trong các đề thi thìnhững bài toán hóa học lại chiếm một phần không nhỏ Học sinh muốn có kếtquả tốt trong các kỳ thi thì không thể thiếu việc phải làm tốt các bài toán hóahọc Trong chương trình Hóa học THPT các dạng bài toán hóa học rất phongphú, đa dạng, trong đó các bài toán về nhôm và hợp chất chiếm một phần quantrọng
Trong dạy học hóa học, có thể nâng cao chất lượng dạy học và phát triểnnăng lực nhận thức cho học sinh bằng nhiều biện pháp, phương pháp khác nhau.Trong đó, giải bài tập hóa học với tư cách là một phương pháp dạy học có tácdụng rất tích cực đến việc giáo dục, rèn luyện và phát triển học sinh Mặt khác,cũng là thước đo thực chất sự nắm vững kiến thức và kỹ năng hóa học của họcsinh
Bài tập hóa học là nguồn quan trọng để học sinh thu nhận kiến thức, củng
cố khắc sâu những lí thuyết đã học, phát triển tư duy sáng tạo, nâng cao năng lựcnhận thức Trong những năm gần đây, trong các kỳ thi, các bài toán liên quanđến hỗn hợp kết tủa Al(OH)3 thường xuất hiện trong các đề thi như đề thiTHPTQG của Bộ GD & ĐT, đề thi thử THPTQG của các trường THPT, của các
sở Vì vậy, tôi chọn đề tài‘‘Rèn luyện kỹ năng giải một số bài toán phức tạp
giúp học sinh được rèn luyện nhiều hơn các dạng bài tập hóa học, giúp các em
có thêm hành trang vững chắc, sự tự tin khi bước vào các kỳ thi, đặc biệt là kỳthi THPTQG sắp tới
1.2 Mục đích nghiên cứu
Giúp học sinh rèn luyện kỹ năng giải một số bài toán phức tạp liên quanđến hỗn hợp kết tủa có Al(OH)3, giúp các em đạt kết quả cao hơn trong các kỳthi
1.3 Đối tượng nghiên cứu
- Học sinh lớp 12 trường tôi
- Các bài toán phức tạp liên quan đến hỗn hợp kết tủa có chứa Al(OH)3
1.4 Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu các tài liệu liên quan
- Nghiên cứu các bài toán phức tạp liên quan đến hỗn hợp kết tủa có chứaAl(OH)3 trong chương trình Hóa học THPT
- Đề xuất một số biện pháp giúp học sinh học tốt môn hóa
- Thực nghiệm sư phạm đánh giá hiệu quả của đề tài
Trang 32 Nội dung
2.1 Cơ sở lí luận của đề tài
Thực tế ở trường phổ thông đối với bộ môn hóa học, bài tập hóa học giữvai trò quan trọng trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo Bài tập hóa học
- là một trong những phương tiện hiệu nghiệm cơ bản nhất để học sinhcủng cố và khắc sâu kiến thức
- giúp học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động,phong phú Chỉ có vận dụng kiến thức vào việc giải bài tập mới nắm vững kiếnthức một cách sâu sắc
- là phương tiện để ôn tập, củng cố, hệ thống hóa kiến thức một cách tốtnhất
- rèn luyện kỹ năng hóa học cho học sinh, các kỹ năng thực hành, thínghiệm
- còn được sử dụng như là phương tiện để nghiên cứu tài liệu mới khi trang
bị kiến thức mới, giúp học sinh tích cực linh hội kiến thức một cách sâu sắc vàbền vững
- là phương tiện để kiểm tra kiến thức, kĩ năng của học sinh một cách chínhxác
- còn có tác dụng giáo dục đạo đức, tác phong, rèn tính kiên nhẫn, trungthực, chính xác, khoa học
- phát huy khả năng tư duy độc lập, sáng tạo của học sinh
2.2 Thực trạng của đề tài trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm
Qua thực tế giảng dạy hóa học tôi thấy:
- Môn hóa học là môn học khó, ở cấp THCS chưa được chú trọng quantâm, nhiều HS, phụ huynh, thậm cả giáo viên chỉ quan tâm đến một số môn thivào lớp 10 như toán, văn, tiếng anh mà chưa quan tâm đúng mức đến môn hóa,đặc biệt ở các vùng nông thôn, miền núi Do đó, mặc dù nhiều em có năng lựctốt về các môn như toán, vật lí nhưng kiến thức môn hóa học khi bước vào lớp
10 còn rất mơ hồ, thậm chí không biết gì Điều đó làm cho chất lượng môn hóavào cấp THPT nhìn chung còn thấp
- Do thời gian giảng dạy trên lớp còn hạn chế, một số giáo viên chưa đề cậphết các dạng bài tập hóa học, đặc biệt các bài toán phức tạp
- Một số học sinh học yếu môn hóa đã ảnh hưởng đáng kể đến việc giảngdạy chung trên lớp của giáo viên
- Trong nhưng năm gần đây, bộ môn Hóa học ở cả cấp THCS và THPTkhông còn được coi trọng như những năm trước, điều này cũng ảnh hưởng đếntâm lí của học sinh, phụ huynh và giáo viên giảng dạy môn hóa
- Do thời gian trên lớp hạn chế nên một số giáo viên chưa đề cập hết cácdạng bài bài tập hóa học, trong đó có những dạng bài tập khó như các bài toánliên quan đến hỗn hợp kết tủa có chứa Al(OH)3
Trang 42.3 Các giải pháp sử dụng để giải quyết vấn đề
2.3.1 Cơ sở lí thuyết
* Kim loại kiềm và kiềm thổ tác dụng với nước có: nOH 2nH 2
* Nhôm tan trong dung dịch kiềm thì: nH 2 1,5nAl
* Oxit của kim loại kiềm và kiềm thổ tan trong nước thì: nOH 2nO(oxit )
* Khi cho dung dịch chứa OH- vào dung dịch chứa Al3+ thì có thể có các phảnứng:
+ Khi kết tủa vừa tan hết thì: nOH 4nAl 3
* Khi cho dung dịch chứa OH- vào dung dịch chứa hỗn hợp H+ và Al3+ thì có thể
+ Khi kết tủa vừa tan hết thì: nOH nH 4nAl 3
* Khi cho dung dịch chứa H+ vào dung dịch chứa AlO2
thì có thể có các phảnứng:
+ Khi kết tủa vừa tan hết thì: nH 4nAlO 2
* Khi cho dung dịch chứa H+ vào dung dịch hỗn hợp chứa OH- và AlO2
thì cóthể có các phản ứng:
+ H+ + OH- H2O
+ H+ + H2O + AlO2
Al(OH)3
+ 3H+ + Al(OH)3 Al3+ + 3H2O
Trang 5Công thức kinh nghiệm: 2
+ Khi kết tủa vừa tan hết thì: nH nOH 4nAlO 2
* Khi sục khí CO2 vào dung dịch chứa OH- và AlO2
2.3.2.1 Một số ví dụ không liên quan đến đồ thị
Ví dụ 1: [1] Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Ba, BaO, Al và Al2O3 vàonước (dư), thu được 0,896 lít khí (đktc) và dung dịch Y Hấp thụ hoàn toàn1,2096 lít khí CO2 (đktc) vào Y, thu được 4,302 gam kết tủa Lọc kết tủa, thuđược dung dịch Z chỉ chứa một chất tan Mặt khác, dẫn từ từ CO2 đến dư vào Ythì thu được 3,12 gam kết tủa Giá trị của m là
Al(OH) : 0,04 mol4,302 gam
Trang 6hợp kết tủa và dung dịch Z chỉ chứa 3,335 gam hỗn hợp các muối clorua vàmuối sunfat trung hòa Phần trăm khối lượng của kim loại Ba trong X là
A 42,33% B 37,78% C 29,87% D 33,12% Hướng dẫn giải:
H O
3 2
4 2
BaSO
Na ,K ,BaNa
H SO : 0,018
Al(OH) : a
Y AlOK
A 3,912 B 3,600 C 3,090 D 4,422 Hướng dẫn giải:
H O
3
4 2
BaSOK
Trang 7Ví dụ 4: [2] Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Al, Na và BaO vào nước
dư, thu được dung dịch Y và 0,085 mol khí H2 Cho từ từ đến hết dung dịchchứa 0,03 mol H2SO4 và 0,1 mol HCl vào Y, thu được 3,11 gam hỗn hợp kết tủa
và dung dịch Z chỉ chứa 7,43 gam hỗn hợp các muối clorua và muối sunfat trunghòa Giá trị của m là
A 2,79 B 3,76 C 6,50 D 3,60 [2] Hướng dẫn giải:
2
4 3
2
2 4 2
BaSONa
0,5M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam kết tủa Giá trị
của m gần nhất với giá trị nào sau đây?
Hướng dẫn giải:
pH = 13 [OHOH-] = 0,1M nOH = 4.0,1 = 0,4 mol
nH2 = 0,05 mol nOH-(Na, Ba tạo ra) = 0,1 mol nOH-(oxit tạo ra) = 0,4 – 0,1 = 0,3 mol
X (Na: x mol; Ba: y mol; O: 0,15 mol)
Trang 8Ví dụ 6: [4] Hỗn hợp X gồm Na, Ba và Al2O3 (trong đó oxi chiếm 24,78% khốilượng) Hòa tan hết 29,05 gam X trong nước dư, thu được dung dịch Y và 4,48lít H2 (đktc) Cho từ từ dung dịch Z chứa hỗn hợp HCl 0,8M và H2SO4 0,1M vào
X đến khi thu được kết tủa lớn nhất, lọc kết tủa và nung đến khối lượng không
đổi thu được m gam chất rắn Giá trị gần nhất của m là
A 26,3 B 25,8 C 25,2 D 24,6 Hướng dẫn giải:
BaSO : 0,04
m 0,04.233 0,3.78 32,72Al(OH) : 0,3
Ví dụ 7: [7] Hỗn hợp X gồm Al2O3, Ba, Na (trong đó số mol của Al2O3 gấp đôi
số mol của Ba) Hòa tan hoàn toàn X vào nước dư, thu được dung dịch Y và0,07 mol khí H2 Cho từ từ đến hết dung dịch gồm 0,04 mol H2SO4 và 0,08 molHCl vào Y, thu được dung dịch Z (chỉ chứa m gam các muối clorua và muốisunfat trung hòa) và 15,83 gam hỗn hợp kết tủa Các phản ứng xảy ra hoàn toàn.Giá trị của m là
Hướng dẫn giải:
Quy đổi:
Trang 94 2
2 2
Al(OH) : 0,2
a 21,425BaSO : 0,025
Ví dụ 9: [7] Hỗn hợp X gồm Al, Ba, Al4C3 và BaC2 Cho 29,7 gam X vào nước
dư chỉ thu được dung dịch Y và hỗn hợp khí Z (C2H2, CH4, H2) Đốt cháy hết Zthu được 4,48 lít khí CO2 (đktc) và 9,45 gam H2O Nhỏ từ từ đến hết 200 mldung dịch H2SO4 1M vào Y thu được m gam kết tủa Các phản ứng xảy ra hoàntoàn Giá trị của m là
Trang 10nước (dư), thu được 2,688 lít khí (đktc) và dung dịch Y Hấp thụ hoàn toàn
3.6288 lít khí CO2 (đktc) vào Y, thu được 12,906 gam kết tủa Lọc kết tủa, thu được dung dịch Z chỉ chứa một chất tan Mặt khác, dẫn từ từ CO2 đến dư vào Y
thì thu được 9,36 gam kết tủa Giá trị của m là
A 9,592 B 5,760 C 5,004 D 9,596 Câu 3 Hòa tan m gam hỗn hợp Na, K, Al và BaO vào nước dư, thu được dung
dịch Y và 9,52 lít H2 (đktc) Cho từ từ đến hết dung dịch chứa 0,2 mol H2SO4 và0,3 mol HCl thu được 46,65 gam hỗn hợp kết tủa và dung dịch Z chỉ chứa 24,95gam hỗn hợp các muối clorua và sunfat trung hòa Giá trị của m là
Câu4 Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Al; K và BaO vào nước dư,
thu được dung dịch Y và 0,115 mol khí H2 Cho từ từ đến hết dung dịchchứa 0,04 mol H2SO4 và 0,1 mol HCl vào Y, thu được 7,00 gam hỗn hợp kếttủa và dung dịch Z chỉ chứa 9,13 gam hỗn hợp các muối clorua và muốisunfat trung hòa Giá trị của m là
Câu 5 Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm Al; K và BaO vào nước dư, thu
được dung dịch Y và 0,09 mol khí H2 Cho từ từ đến hết dung dịch chứa0,04 mol H2SO4 và 0,12 mol HCl vào Y, thu được 5,18 gam hỗn hợp kết tủa
và dung dịch Z chỉ chứa 9,42 gam hỗn hợp các muối clorua và muối sunfattrung hòa Phần trăm khối lượng của Al có trong X là
A 16,67% B 21,34% C 26,40% D 13,72% Câu 6 Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm Al; K và BaO vào nước dư, thu
được dung dịch Y và 0,195 mol khí H2 Cho từ từ đến hết dung dịch chứa
Trang 110,06 mol H2SO4 và 0,14 mol HCl vào Y, thu được 14,78 gam hỗn hợp kếttủa và dung dịch Z chỉ chứa 13,01 gam hỗn hợp các muối clorua và muốisunfat trung hòa Phần trăm khối lượng của K có trong X là
A 34,56% B 31,18% C 38,07% D 41,40% Câu 7 Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm Na; Ba và Al2O3 vào nước dư, thuđược dung dịch Y và 0,08 mol khí H2 Cho từ từ đến hết dung dịch chứa0,09 mol H2SO4 và 0,19 mol HCl vào Y, thu được 14,76 gam hỗn hợp kếttủa và dung dịch Z chỉ chứa 12,435 gam hỗn hợp các muối clorua và muốisunfat trung hòa Phần trăm khối lượng của Al2O3 có trong X là
A 23,34% B 30,91% C 42,12% D 62,18% Câu 8 Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp Na, Ba, Al vào nước được dung dịch
X và 13,44 lít H2 (đktc) Cho X phản ứng với 450 ml dung dịch H2SO4 1M được31,1 gam kết tủa và dung dịch Y chỉ chứa các muối sanfat trung hòa Cô cạn Yđược 41,3 gam chất rắn khan Giá trị m bằng
Câu 9 Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp Na, K, Ba, Al vào nước được dung
dịch X và 8,288 lít H2 (đktc) Cho X phản ứng với 250 ml dung dịch H2SO4 1Mđược 20,22 gam kết tủa và dung dịch Y chỉ chứa các muối sunfat trung hòa Côcạn Y được 25,74 gam chất rắn khan Giá trị m bằng
Câu 10 Hỗn hợp X gồm Al2O3, Ba, Na (trong đó Na chiếm 50% về số mol củaX) Hòa tan hoàn toàn X vào nước dư, thu được dung dịch Y và 0,1 mol khí H2.Cho từ từ đến hết dung dịch gồm 0,08 mol H2SO4 và 0,1 mol HCl vào Y, thuđược dung dịch Z (chỉ chứa các muối clorua và muối sunfat trung hòa) và 17,89gam hỗn hợp kết tủa Phần trăm khối lượng của Al2O3 có trong X là
A 20,40% B 28,09% C 33,12% D 44,48%
2.3.2 1 Một số ví dụ có liên quan đến đồ thị
Ví dụ 1: [2] Nhỏ từ từ đến dư dung dịch Ba(OH)2
vào dung dịch gồm Al2(SO4)3 và AlCl3 Sự phụ
thuộc của khối lượng kết tủa (y gam) vào số mol
Ba(OH)2 (x mol) được biểu diễn bằng đồ thị bên,
khối lượng kết tủa cực đại là m gam Giá trị của
m là
11,67 D 8,55
Hướng dẫn giải:
Đặt nAl (SO ) 2 4 3 a; nAlCl 3 b
Giai đoạn 1: 3Ba(OH)2 + Al2(SO4)2 3BaSO4 + 2Al(OH)3
Khi số mol Ba(OH)2 = 0,03 số mol Al2(SO4)2 = 0,01
Giai đoạn 2: 3Ba(OH)2 + 2AlCl3 2Al(OH)3 + 3BaCl2
Giai đoạn 3: 2Al(OH)3 + Ba(OH)2 Ba(AlO2)2 + 4H2O
Trang 120 a 2,5a 4a 7a
x (mol)
m 105,05
y (gam)
Giai đoạn 4: lượng kết tủa BaSO4 không đổi
Khi số mol Ba(OH)2 = 0,08, kết tủa Al(OH)3 vừa tan hết
BaSO : 0,03
m 0,03.233 0,04.78 10,11Al(OH) : 0,04
Ví dụ 2: [2] Nhỏ từ từ đến dư dung dịch Ba(OH)2
vào dung dịch chứa m gam hỗn hợp Al2(SO4)3
và Al(NO3)3 Sự phụ thuộc của khối lượng kết
tủa (y gam) vào số mol Ba(OH)2 (x mol) được
biểu diễn bằng đồ thị bên Giá trị của m là
A 5,97 B 7,26 C.
7,68 D 7,91
Hướng dẫn giải:
Đặt nAl (SO ) 2 4 3 a; nAl( NO ) 3 3 b
Giai đoạn 1: 3Ba(OH)2 + Al2(SO4)2 3BaSO4 + 2Al(OH)3
Khi y = 4,275
4 3
BaSO : 3aAl(OH) : 2a
233.3a + 78.2a = 4,275 a = 0,005Giai đoạn 2: 3Ba(OH)2 + 2Al(NO3)3 2Al(OH)3 + 3Ba(NO3)2
Khi x = 0,045 nOH- = 0,09 = 3nAl3+ 3(2a+b) = 0,09 b = 0,02
m = 0,005.342 + 0,02.213 = 5,97 gam đáp án A
Nhận xét: Nhìn chung các phương trình phản ứng và cách làm 2 ví dụ trên tương tự nhau Điều đó cho thấy Bộ GDĐT đã đưa ra các câu cho các mã đề với mức độ tương đương nhau.
Ví dụ 3: [4] Nhỏ từ từ đến dư dung dịch H2SO4 vào dung dịch chứa đồng thờiNaAlO2, Ba(AlO2)2, Ba(OH)2 Sự phụ thuộc của khối lượng kết tủa (y gam) vào
số mol H2SO4 tham gia phản ứng (x mol) được biểu diễn bằng đồ thị sau:
Trang 130 1300
70 m
V
Giá trị m là
Hướng dẫn giải:
Trước hết ta hiểu các giai đoạn trên đồ thị như sau:
Giai đoạn 1: H2SO4 + Ba(OH)2 BaSO4 2H2O
Giai đoạn 2: H2SO4 + 2H2O + Ba(AlO2)2 BaSO4 + 2Al(OH)3
Giai đoạn 3: H2SO4 + H2O + 2NaAlO2 2Al(OH)3 + Na2SO4
Giai đoạn 4: 2Al(OH)3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 6H2O
Giai đoạn 5: Kết tủa BaSO4 không đổi
Al(OH) : 6a:3a
m = 105,05 – 0,2.78 = 89,45 đáp án A
Nhận xét: Ở đây tôi viết các giai đoạn nhằm mục đích mang tính chất giải thích cho học sinh là chính Khi học sinh đã rèn thành kỹ năng thì có thể không cần viết các phương trình của các giai đoạn.
Ví dụ 4: [6] Hòa tan hoàn toàn a gam Al trong dung dịch Ba(OH)2, thu được dungdịch X Nhỏ rất từ từ dung dịch H2SO4 0,5M vào dung dịch X và lắc nhẹ để cácphản ứng xảy ra hoàn toàn Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc tổng khối lượng kếttủa (m gam) theo thể tích dung dịch H2SO4 (V ml) như sau:
Giai đoạn 1: H2SO4 + Ba(OH)2 BaSO4 + 2H2O
Giai đoạn 2: H2SO4 + 2H2O + Ba(AlO2)2 BaSO4 + 2Al(OH)3
Kết tủa:
4 3
Trang 14Giai đoạn 3: Kết tủa tan dần: 2Al(OH)3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 6H2O Khi Al(OH)3 vừa tan hết: nH nOH 4nAlO 2
1,3 – 2x = 4.2y (2)
Giải hệ (1), (2) được: x = 0,05; y = 0,15
nAl = 0,3 m = 0,3.27 = 8,1 đáp án B.
Ví dụ 5: [4] Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch chứa đồng thời HCl và
Al2(SO4)3 Đồ thị phụ thuộc khối lượng kết tủa và số mol Ba(OH)2 được biểudiễn như hình sau:
SO
hết, Al3+ dư Giai đoạn 3: Al3 3OH Al(OH)3
Trang 15Ví dụ 6 : [7] Hòa tan hết m gam hỗn hợp gồm Ba, BaO, Al và Al2O3 trong nước
dư, thu được a mol H2 và dung dịch X Cho từ từ dung dịch H2SO4 1M vào dungdịch X, phản ứng được biểu diễn theo đồ thị sau:
Giai đoạn 2: H2SO4 + 2H2O + Ba(AlO2)2 BaSO4 + 2Al(OH)3
Giai đoạn 3: 2Al(OH)3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 6H2O
Khi kết tủa Al(OH)3vừa tan hết: nH nOH 4nAlO 2
2.0,4 = 2a + 4.2y (3)4