Lý do chọn đề tài Phương pháp giải nhanh bài toán hóa học có vai trò đặc biệt quan trọng đối với học sinh THPT - đặc biệt là trong các bài thi trắc nghiệm khách quan của kì thi THPT quố
Trang 1MỤC LỤC
2.3 Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề 4
Trang 21 Mở đầu
1.1 Lý do chọn đề tài
Phương pháp giải nhanh bài toán hóa học có vai trò đặc biệt quan trọng đối
với học sinh THPT - đặc biệt là trong các bài thi trắc nghiệm khách quan của kì thi THPT quốc gia như hiện nay với thời gian rất ngắn học sinh phải giải quyết rất nhiều dạng bài tập khác nhau
Một bài tập hoá học có thể giải theo nhiều phương pháp khác nhau và đều đi đến một kết quả, nhưng với từng bài toán, dạng toán giải theo phương pháp nào là
dễ nhất, ngắn gọn nhất, nhanh nhất và chính xác nhất là vấn đề không dễ đối với giao viên cũng như học sinh
Chẳng hạn khi gặp bài toán sau: Rót từ từ dung dịch Ba(OH)2 0,2M vào 150
ml dung dịch AlCl3 0,04M thấy lượng kết tủa phụ thuộc vào số ml dung dịch Ba(OH)2 theo đồ thị dưới đây Giá trị của a và b tương ứng là: [8]
A 45 ml và 60 ml B 45 ml và 90 ml C 90 ml và 120 ml D 60 ml và
90 ml
sè mol Al(OH)3
V (ml) Ba(OH)2
a 0,06
Việc giải bài toán này bằng các phương pháp thông thường như viết phương trình hoá học thì có thể thực hiện được nhưng sẽ gặp những vướng mắc nhất định dẫn tới bài toán trỏ nên phức tạp, mất thời gian Để khắc phục được những nhược
điểm đó ta nên nghỉ đến “phương pháp đồ thị kết hợp với phương trình ion thu gọn”
Để thấy rõ nhưng ưu điểm nhược điểm của tường phương pháp ta giải bài toán trên theo hai cách và so sánh
1.2 Mục đích nghiên cứu
+ Trước hết phải làm cho học sinh hiểu tầm quan trọng của của phần này trong các đề thi đại học và cao đẳng hàng năm
+ Chuẩn bị cho các em những kiến thức cơ bản và vững vàng, hiểu được bản chất của vấn đề về các phản ứng xảy ra trong dung dịch chất điện li và các vấn đề liên quan
+ Trình bày đầy đủ các kiến thức lý luận về “phương pháp đồ thị kết hợp với phương trình ion thu gọn” và các kiến thức liên quan trong chương trình hóa
học phổ thông
Trang 3+ Giới thiệu cho học sinh các phương pháp giải nhanh các bài toán về
"phương pháp đồ thị kết hợp với phương trình ion thu gọn để giải bài toán về muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm".
+ Giành thời gian cho học sinh rèn luyện kỹ năng sau khi được học lý thuyết
và được học các phương pháp giải bài toán "về muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm".
1.3 Đối tượng nghiên cứu
+ Kiến thức phần nhôm và hợp chất của nhôm giành cho học sinh lớp 12 THPT
1.4 Phương pháp nghiên cứu
+ Dựa trên cơ sở lý luận khoa học và khả năng thực hành của học sinh
+ Phương pháp khảo sát thực tế thu thập thông tin, thực hành trên nhiều lớp
và nhiều giáo viên hóa trong cùng trường
2 NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
2.1 Cơ sở lý luận của vấn đề [1]
Phản ứng giữa muối của hiđroxit luỡng tính Al 3+ với với hỗn hợp dung dịch kiềm ( NaOH, KOH, Ca(OH) 2 , Ba(OH) 2 ).
a) Dạng 1: [2] Biết nX Al3+
, và nNaOH => Xác định lượng kết tủa Al(OH)3
Ví dụ Cho từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch Al2(SO4)3
Pthh : Al2(SO4)3 2Al3+ + 3SO42+
Al3+ + 3OH- Al(OH)3 (1) Al(OH)3 + OH- AlO2- + H2O (2)
T Số phản ứng xảy ra Sản phẩm tạo ra T≤3 (1) Al(OH)3 và Al3+ có thể dư 3<T< 4 (1) và (2) Al(OH)3 và AlO2
-T ≥4 (2) AlO2- và NaOH có thể dư
I Thiết lập dáng của đồ thị:
Cho từ từ dung dịch chứa NaOH vào dung dịch chứa a mol AlCl3 ta có:
+ Pư xảy ra:
Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓
Al(OH)3 + OH- → Al(OH)4-[AlO2- + + 2H2O]
+ Đồ thị biểu diễn hai pư trên như sau:
Trang 4O (0) B(3a) C(4a)
M
sè mol Al(OH)3
sè mol OH
-+ Ta luôn có: BO 3 BC 1
II Phương pháp giải:
Dáng của đồ thị: Tam giác không cân
Tọa độ các điểm quan trọng
+ Điểm xuất phát: (0,0)
+ Điểm cực đại(kết tủa cực đại): (a, 3a)[a là số mol của Al 3+] kết tủa cực đại là a mol
+ Điểm cực tiểu: (0, 4a)
Tỉ lệ trong đồ thị: (1:3) và (1:1)
b) Dạng 2: [2] Biết nX ( X là Al3+
, Zn2+, Cr3+ ) vàn X (OH) 3=> Xác định lượng OH
-phản ứng
Nguyên tắc : so sánh n Al3 với n Al (OH) 3
+ Nếu n Al3 = n Al (OH) 3 => chỉ xảy ra (1)
Pthh : Al3+ + 3OH- Al(OH)3 (1)
+ Nếu n Al3 ≠ n Al (OH) 3 => xảy ra 2 trường hợp
TH1 : n Al3 dư hoặc vừa đủ phản ứng tạo tủa ở ( 1)
Pthh : Al3+ + 3OH- Al(OH)3 (1)
TH2 : n Al3 thiếu chưa đủ đẻ hoà tan hết kết tủa
Pthh : Al3+ + 3OH- Al(OH)3 (1)
Al(OH)3 + OH- AlO2- + H2O (2)
n OH n OHë( 1 ) n OHë( 2 )
2.2 Thực trạng của vấn đề
Trong quá trình giảng dạy ở trường THPT tôi nhận thấy chương trình chuẩn
và nâng cao Hóa học lớp 12 hiện hành chỉ giới thiệu phương trình ion thu gọn đơn
giản và hầu như không đề cập đến mối liên hệ giữa phương trình ion thu gọn và phương pháp đồ thị của dạng bài toán này trong khi đó yêu cầu của bài tập, của
các đề thi (kì thi THPT quốc gia, thi học sinh giỏi các cấp) về đồ thị lại rất lạ và khó mà ngày càng thường xuyên hơn, phức tạp hơn Khi gặp các bài tập phức tạp
là học sinh lúng túng không tìm ra hướng giải quyết Để giúp các em hiểu rõ hơn và
Trang 5tìm ra được hướng giải nhanh các bài tập về Dung dịch kiềm tác dung với muối nhôm tôi cố gắng tìm tòi tài liệu tham khảo, trao đổi kinh nghiệm cùng bạn bè
đồng nghiệp để tìm ra những giải pháp tốt nhất giúp các em học sinh hoàn thành tốt nhiệm vụ học tập của mình Trong khuôn khổ bài viết này tôi chỉ xin nêu một số thí
dụ cụ thể mà tôi đã sử dụng trong quá trình giảng dạy để giúp học sinh làm tốt các
bài tập Dung dịch kiềm tác dụng với muối nhôm.
2.3 Các biện pháp tiến hành đề giải quyết vấn đề
Bài 1: [2] Cho 200ml dung dịch NaOH 1,9M tác dụng với 500 ml dung dịch AlCl3
0,2M ta thu được một kết tủa trắng keo, đun nóng kết tủa tắng keo đến khối lượng
không đổi được m (g) chất rắn Tìm m ?
Bài giải
Ta có : n Al3 0 , 1mol và n NaOH 1 , 9 0 , 2 0 , 38mol
Đặt T= 3 , 8
1 , 0
38 , 0
3
Al
n
n
OH => 3< T < 4 => Xảy ra (1) và 92) Ptpu : Al3+ + 3OH- Al(OH)3 (1)
0,1 0,3 0,1
Al(OH)3 + OH- AlO2- + H2O (2) 0,08 0,08
Số mol chất rắn còn lại là : n Al(OH)3 0 , 1 0 , 08 0 , 02mol
2Al(OH)3 t0 Al2O3 + 3H2O
0,02 0,01
Vậy m = 0,01.102=1,02 gam
Bài 2: [2] Cho 3,42 g Al2(SO4)3 tác dụng với 25 ml dung dịch NaOH tạo ra 0,78 gam kết tủa Tính nồng độ NaOH đã dùng
Bài giải
Ta có : n Al3 0 , 02mol và n Al OH 0 , 01mol
2 )
Do n Al3 0 , 02mol khác n Al(OH)2 0 , 01mol => có hai trường hợp
Trường hợp 1 : Al3+ dư
Ptpu : Al3+ + 3OH- Al(OH)3
0,03 0,01
CM NaOH = 0,03/0,025 = 1,2M
Trường hợp 2 : Al3+, OH- hết
Ptpu : Al3+ + 3OH- Al(OH)3 (1)
0,02 0,06 0,02
Trang 6Al(OH)3 + OH- AlO2- + H2O (2)
0,02-0,01 0,01
CM NaOH = 0,07/0,025 = 2,8M
I Thiết lập dáng của đồ thị:
Cho từ từ dung dịch chứa NaOH vào dung dịch chứa a mol AlCl3 ta có:
+ Pư xảy ra:
Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓
Al(OH)3 + OH- → Al(OH)4-[AlO2- + + 2H2O]
+ Đồ thị biểu diễn hai pư trên như sau:
0,3
sè mol Al(OH)3
sè mol OH
-b = ?
0,2
1 Mức độ nhận biết
VD1[8]: Cho từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch Al(NO3)3 Kết quả thí nghiệm được biểu diễn ở đồ thị dưới đây Giá trị của a, b tương ứng là
A 0,3 và 0,6 B 0,6 và 0,9 C 0,9 và 1,2 D 0,5 v 0,9.à 0,9
0,3
sè mol Al(OH)3
sè mol OH
-Giải:
+ Từ đồ thị và tỉ lệ trong đồ thị ta có:
a = 3.0,3 = 0,9 mol
b = a + 0,3 = 1,2 mol
+ Vậy đáp án là C
VD2[8]: Cho từ từ 2,2 lít dung dịch NaOH 0,5M vào 300 ml dung dịch AlCl3 1,0M
pư thu được x gam kết tủa Tính x?
Giải
Trang 7+ Vì Al3+ = 0,3 mol kết tủa max = 0,3 mol.
+ Số mol NaOH = 1,1 mol
+ Ta có đồ thị:
0,3
sè mol Al(OH)3
sè mol OH
-1,1
a = ?
1,2
+ Từ đồ thị a = 1,2 – 1,2 = 0,1 mol kết tủa = 7,8 gam
2 Mức độ hiểu
VD3[8]: Cho 200 ml dung dịch AlCl3 1,5M pư với V lít dung dịch NaOH 0,5M thu được 15,6 gam kết tủa Tính V?
Giải
+ Số mol Al3+ = 0,3 mol kết tủa max = 0,3 mol
0,3
sè mol Al(OH)3
sè mol OH
-b = ?
0,2
+ Từ đồ thị a = 0,2 3 = 0,6 mol và 1,2 – b = 0,2 b = 1,0 mol V = 1,2 và 2,0 lít
VD4: Cho 800 ml dung dịch KOH x mol/l pư với 500 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,4M
đến pư hoàn toàn thu được 11,7 gam kết tủa Tính x?
Giải
+ Số mol Al3+ = 0,4 mol kết tủa max = 0,4 mol
0,4
sè mol Al(OH)3
sè mol OH
-b = ?
0,15
+ Từ đồ thị a = 0,15 3 = 0,45 mol và 1, 6 – b = 0,15 b = 1,45 mol
x = 0,5625 và 1,8125 lít
3 Mức độ vận dụng
Trang 8Chú ý: Khi thêm OH - vào dung dịch chứa x mol H + và a mol Al 3+ thì OH - pư với H +
trước các phản ứng xảy ra theo thứ tự sau:
H + + OH - → H 2 O
Al 3+ + 3OH - → Al(OH) 3 ↓
Al(OH) 3 + OH - → Al(OH) 4
-+ Từ các phản ứng trên ta có dáng đồ thị của bài toán như sau:
a
sè mol Al(OH)3
sè mol OH
-4a+x x
VD5[8] Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch hh gồm a mol HCl
và b mol AlCl3, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau:
0,4
sè mol Al(OH)3
sè mol OH
-2,8 0,8
Tỉ lệ a : b l à 0,9
Giải
+ Từ đồ thị a = 0,8 mol
+ Mặt khác ta có: nOH-= a + 4b = 2,8 + 0,4 b = 0,6 mol a : b = 4 : 3
VD6[3]: Cho từ từ V ml dung dịch NaOH 1M vào 200 ml dung dịch gồm HCl
0,5M và Al2(SO4)3 0,25M Đồ thị biểu diễn khối lượng kết tủa theo V như hình dưới Giá trị của a, b tương ứng là:
A 0,1 v 400.à 0,9 B 0,05 v 400.à 0,9 C 0,2 v 400.à 0,9 D 0,1 v 300.à 0,9
a
sè mol Al(OH)3
V ml NaOH
Giải
Trang 9+ Ta có số mol H+ = 0,1 mol; Al3+ = 0,1 mol
+ Vì kết tủa cực đại bằng số mol Al3+ = 0,1 mol a = 0,1 mol.
+ Từ đồ thì ta cũng có: số mol OH- ứng với b là = nH+ + 3nAl3+ = 0,1 + 3.0,1 = 0,4 mol
b = 0,4 : 1 = 0,4 lít = 400 ml
Bài tập tự giải [8]
Câu 1: Dung dịch X chứa HCl 0,2M và AlCl3 0,1M Cho từ từ 500 ml dung dịch Y chứa KOH 0,4M và NaOH 0,7M vào 1 lít dung dịch X thu được m gam kết tủa Tính m ?
A 3,90 gam B 1,56 gam C 8,10 gam D 2,34 gam
Câu 2: Hoà tan hoàn toàn a gam Al2O3 trong 400 ml dung dịch HNO3 1M thu được dung dịch X Thêm 300 ml dung dịch NaOH 1M vào dung dịch X thì thu được 3,9 gam kết tủa Vậy giá trị của a tương ứng là
Câu 3: Hoà tan hết m gam Al2(SO4)3 vào nước được dung dịch A Cho 300 ml dung dịch NaOH 1M vào A, thu được x gam kết tủa Mặc khác, nếu cho 400 ml dung dịch NaOH 1M vào A, cũng thu được x gam kết tủa Giá trị của m là
Câu 4: Cho 150 ml dung dịch KOH 1,2M tác dụng với 100 ml dung dịch AlCl3
nồng độ x mol/l, thu được dung dịch Y và 4,68 gam kết tủa Loại bỏ kết tủa, thêm tiếp 175 ml dung dịch KOH 1,2M vào Y, thu được 2,34 gam kết tủa Giá trị của x là
A 1,2 B 0,8 C 0,9 D 1,0
Câu 5: Cho 200 ml dung dịch Al2(SO4)3 tác dụng với dung dịch NaOH 1M nhận
thấy số mol kết tủa phụ thuộc vào thể tích dung dịch NaOH theo đồ thị sau Nồng
độ của dung dịch Al2(SO4)3 trong thí nghiệm trên là:
A 0,125M B 0,25M C 0,375M D 0,50M
sè mol Al(OH)3
V (ml) NaOH
180
Câu 6: Rót từ từ dung dịch Ba(OH)2 0,2M vào 150 ml dung dịch AlCl3 0,04M thấy lượng kết tủa phụ thuộc vào số ml dung dịch Ba(OH)2 theo đồ thị dưới đây Giá trị của a và b tương ứng là:
Trang 10A 45 ml và 60 ml B 45 ml và 90 ml C 90 ml và 120 ml D 60 ml và
90 ml
sè mol Al(OH)3
V (ml) Ba(OH)2
a 0,06
Câu 7: Cho a mol Al tan hoàn toàn vào dung dịch chứa b mol HCl thu được dung
dịch Y chứa 2 chất tan có cùng nồng độ mol Thêm từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch Y ta có đồ thị sau
0,1875b
sè mol Al(OH)3
s è mo l NaOH
Cho a mol Al pư với dung dịch hh chứa 0,15b mol FeCl3 và 0,2b mol CuCl2 Sau khi pư kết thúc thu được x gam chất rắn Giá trị của x là
sè mol Al(OH)3
V (ml) NaOH
180
Câu 8: Cho 100 ml dung dịch AlCl3 1M pư với dung dịch NaOH 0,5M nhận thấy
số mol kết tủa phụ thuộc vào thể tích dung dịch NaOH theo đồ thị sau Giá trị của b là
Trang 110 680
số mol Al(OH)3
V (ml) NaOH
b
Cõu 9: Cho 400 ml dung dịch E gồm AlCl3 (x) mol/l và Al2(SO4)3 (y) mol/l tỏc dụng với 612 ml dung dịch NaOH 1M Sau khi phản ứng kết thỳc thu được 8,424 gam kết tủa Mặt khỏc, khi cho 400 ml dung dịch E tỏc dụng với dung dịch BaCl2
dư thỡ thu được 33,552 gam kết tủa Tỉ lệ x : y là
Câu 10: Cho m gam hh Na, Al, tác dụng với nớc d thì thu đợc 6,72 lit khí (đktc).
Nếu cho m gam hh trên tác dụng với 50 ml dd NaOH 2M + H2SO4 0,5M Giá trị của m là:
Câu 11: Cho 200 ml dd Al2(SO4)3 tác dụng với dd NaOH 1M, nhận thấy khi dùng
180 ml hay 340 ml dd NaOH đều thu đợc lợng kết tủa nh nhau.Nồng độ dd
Al2(SO4)3 trong thí nghiệm trên là:
A 0,125M B 0,25M C 0,375M D 0,5M
Câu 12: Rót 200 ml dd NaOH a mol/l vào cốc đựng 200 ml dd AlCl3 2M Kết tủa thu đợc đem nung trong không khí đến khối lợng không đổi đợc 5,1 gam chất rắn Giá trị của a là:
A 1,5 B 3 C.1,5 hoặc 7,5 D 1,5 hoặc 3
Câu13: X là dd chứa 0,1M AlCl3, Y là dd chứa 0,32mol NaOH Thực hiện hai thí nghiệm:
TN1: Cho từ từ Y vào X, sau khi cho hết Y vào X đợc a gam kết tủa
TN2: Cho từ từ X vào Y,sau khi cho hết X vào Y đợc b gam kết tủa
Nhận định nào sau đây đúng?
A a= b = 3,12 B a = b =6,24 C a = 3,12; b = 6,24
D a = 6,24; b = 3,12
Câu 14: X là dd AlCl3, Y là dd NaOH 2M cho 150ml dd Y vào cốc chứa 100ml dd
X, khuấy đều tới pứ hoàn toàn thấy trong cốc có 7,8g kết tủa Thêm tiếp vào cốc 100ml dd Y, khuấy đều đến khi kết thúc pứ thấy trong cốc có 10,92g kết tủa Nồng
độ mol của dd X là:
Câu 15: X là dd AlCl3, Y là dd NaOH 1M Cho 240ml dd Y vào cốc chứa 100ml dd
X, khuấy đều tới pứ hoàn toàn thấy trong cốc có 6,24g kết tủa thêm tiếp vào cốc 100ml dd Y, khuấy đều đến khi kết thúc pứ thấy trong cốc có 4,68g kết tủa Nồng
độ mol của dd X là:
Câu 16: Chai m gam hh Na2O và Al2O3 thành 2 phần bằng nhau:
- Phần 1: Hoà tan trong nớc d thu đợc 1,02g chất rắn không tan
- Phần 2: Hoà tan vừa hết 140ml dd HCl 1M
Giá trị của m là:
Trang 12S mol ố mol kết tủa
0,25
C©u 17: Cho 200ml dung dịch Al2(SO4)3 tác dụng với dung dịch KOH 0,4M được một kết tủa keo Lọc kết tủa nung đến khói lượng không đổi được 2,04 gam Tính thể tích dung dịch KOH đã dùng
C©u 18: Thêm m gam K vào 300 ml dung dịch chứa Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1Mthu được dung dịch X Cho từ từ dung dịch X vào 200 ml dung dịch Al2(SO4)2
0,1M thu được kết tủa Y Để thu được lượng kết tủa lớn nhất thì m bằng bao nhiêu
Câu 19: Thêm m gam kali vào 300 ml dung dịch chứa Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1M thu được dung dịch X Cho từ từ dung dịch X vào 200 ml dung dịch
Al2(SO4)3 0,1M thu được kết tủa Y Để thu được lượng kết tủa Y lớn nhất thì giá trị của m là
A 1,59 B 1,17 C 1,71 D 1,95
Câu 20: Hoà tan 0,54 gam Al bằng 0,5 lít dung dịch H2SO4 0,1M thu được dung dịch A Thêm V lít dung dịch NaOH 0,1M vào dung dịch A cho đến khi kết tủa tan một phần, lọc kết tủa nung ở
nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu được 0,51 gam chất rắn Giá trị V là:
A 0,8 lít B 1,1 lít C 1,2 lít D 1,5 lít
Câu 21: Thêm 240 ml dung dịch NaOH 1M vào một cốc thuỷ tinh đựng 100 ml
dung dịch AlCl3 nồng độ x mol/lít, khuấy đều đến phản ứng hoàn toàn thấy trong cốc có 0,08 mol chất kết tủa Thêm tiếp 100 ml dung dịch NaOH 1M vào cốc, khuấy đều đến phản ứng hoàn toàn thấy trong cốc có 0,06 mol chất kết tủa Tính x
A 0,75M B 1M C 0,5M D 0,8M
Câu 22: Thêm 150 ml dung dịch NaOH 2M vào một cốc đựng 100 ml dung dịch
AlCl3 nồng độ x mol/l, sau khi phản ứng hoàn toàn thấy trong cốc có 0,1 mol chất kết tủa Thêm tiếp 100 ml dung dịch NaOH 2M vào cốc, sau khi phản ứng hoàn toàn thấy trong cốc có 0,14 mol chất kết tủa
Tính x
A 1,6M B 1,0M C 0,8M D 2,0M
Câu 23: Cho 9,12 gam hỗn hợp rắn gồm Al(OH)3 và MgSO4 vào dung dịch chứa a mol H2SO4 loãng (dùng dư) thu được dung dịch X Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào X, phản ứng được biểu diễn theo đồ thị sau: