Phương pháp tư duy giải nhanh bài tập vận dụng cao về muối cacbonat tác dụng từ từ với axit mạnh

Trong các đề thi trung học phổ thông quốc gia cũng như đề thi học sinh giỏicấp tỉnh trong những năm gần đây có nhiều câu hỏi, bài tập tổng hợp vô cơ đềbài thường dài,các chất phản ứng bi

Phần 1 Mở đầu

1 Lí do chọn đề tài

Một trong những điểm mới và cũng là xu thế đổi mới phương pháp dạyhọc, đổi mới trong cách ra đề thi trung học phổ thông quốc gia của Bộ Giáodục và Đào tạo, đề thi học sinh giỏi hiện nay là đặc biệt chú trọng phát triểnnăng lực của người học,hình thành và phát triển thế giới quan khoa học,giúphọc sinh biết phát hiện và giải quyết các vấn đề trong học tập và đời sốngthực tế, sản xuất Vì vậy, để có kết quả cao trong các kỳ thi trung học phổthông quốc gia và kì thi học sinh giỏi các cấp đòi hỏi các em học sinh ngoàiviệc nắm chắc lí thuyết và bản chất hóa học còn phải có kỹ năng tử duy sángtạo và khai thác tối ưu các phương pháp mới hay cách giải nhanh ở từng dạngbài tập cũng như các bài tập tổng hợp, vận dụng cao để tìm ra đáp số bài toánchính xác trong thời gian ngắn nhất

Trong các đề thi trung học phổ thông quốc gia cũng như đề thi học sinh giỏicấp tỉnh trong những năm gần đây có nhiều câu hỏi, bài tập tổng hợp vô cơ đềbài thường dài,các chất phản ứng biến đổi qua nhiều giai đoạn phức tạp, họcsinh thường bị rối,mất phương hướng giải quyết và thường bế tắc hoặc mất rất

nhiều thời gian để tìm ra đáp án.Các câu hỏi, bài tập vận dụng cao về muối cacbonat tác dụng từ từ với axit mạnh là một trong những nội dung như

thế,mặc dù thể loại câu hỏi không quá nhiều,nhưng nội dung thường khó nênhọc sinh không dễ tiếp cận, hơn nữa cùng một nội dung lại có đa dạng kiểu hỏi,kiểu bài tập, dễ khiến học sinh nhầm lẫn trong quá trình giải bài tập và đề thi

Thực trạng ôn thi trung học phổ thông quốc gia và bồi dưỡng chuyên đề muối cacbonat tác dụng từ từ với axit mạnh cho học sinh giỏi ở trường Trung học

phổ thông Cẩm Thủy 1,bản thân tôi trước đây, và nhiều đồng nghiệp khácthường cảm thấy lúng túng từ việc soạn chuyên đề đến khâu lên lớp dạy.Nguyênnhân chính do học sinh của chúng tôi là những học sinh miền núi có năng lựchọc tập không cao, không đồng đều và bản thân giáo viên cũng ngại đọc nhữngvấn đề khó nên hiểu không sâu, chỉ đi vào những nội dung đơn giản nên chỉ đưa

ra những bài tập đơn giản cho học sinh nhớ công thức và làm theo Tài liệugiảng dạy vì thế bị hạn chế về nội dung và các dạng bài tập, cơ hội được tiếp cậnđúng bản chất vấn đề, được giải quyết đa dạng các bài tập khó bằng các phươngpháp, kĩ thuật mới của học sinh và chính giáo viên cũng bị hạn chế theo

Xuất phát từ thực tế trên, tôi mạnh dạn chọn đề tài “Phương pháp tư duy giải nhanh bài tập vận dụng cao về muối cacbonat tác dụng từ từ với axit mạnh ” làm sáng kiến kinh nghiệm của mình trong năm học 2018 -2019 Với hi

vọng đề tài này sẽ là tài liệu tham khảo phục vụ tốt cho công tác giảng dạy của bản thân và là một tài liệu tham khảo quý cho các bạn đồng nghiệp

2 Mục đích nghiên cứu

Thực hiện sáng kiến này:

+ Trước hết giúp bản thân tôi hiểu sâu hơn về bản chất của những bài toán vận

dung cao liên quan đến muối cacbonat tác dụng từ từ với axit mạnh và tìm

được con đường tư duy để giải nhanh những bài toán này

+ Tổng hợp các dạng các dạng bài tập vận dụng cao về muối cacbonat tác dụng

từ từ với axit mạnh hay gặp trong các đề thi thử, đề thi chính thức trung học phổ

thông quốc gia, kì thi học sinh giỏi cấp tỉnh các năm gần đây, từ đó giúp các emhọc sinh có thể tiếp cận, làm quen với các dạng bài, và hình thành nên tư duy đểgiải nhanh, chính xác các bài tập liên quan

+ Cung cấp một tài liệu có ích cho các quý đồng nghiệp và các em học sinhtrung học phổ thông

3 Đối tượng nghiên cứu

Trong đề tài này, tôi sẽ nghiên cứu và tổng kết những vấn đề sau:

- Phương pháp giải nhanh bài tập vận dụng cao về muối cacbonat tác dụng từ

từ với axit mạnh.

- Hoạt động dạy của giáo viên và học tập của học sinh lớp 11 trường THPT CẩmThủy 1

4 Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu mà tôi sử dụng trong đề tài:

- Đọc kỹ tài liệu sách giáo khoa, sách tham khảo, sư tầm các bài tập đượcchia sẻ trên mạng và các bài tập trong các đề thi thử và chính thức của kì thitrung học phổ thông quốc gia, đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh của tỉnh Thanh Hóa

và một số tỉnh lân cận

- Kiểm tra, đánh giá chất lượng của học sinh

- Dạy thực nghiệm trên 2 lớp 11 của trường là: 11A1, 11A3 và đội tuyểnhọc sinh giỏi môn Hóa của trường trung học phổ thông Cẩm Thủy 1, năm học

2018 – 2019

Phần 2 Nội dung

I Cơ sở lí luận.

Bài tập liên quan đến muối cacbonat tác dụng từ từ với axit mạnh là một

trong những dạng bài tập khá quen thuộc mà học sinh đã được tiếp cận nhiềukhối, lớp Tuy nhiên, trong những năm gần đây ở trong nhiều tài liệu tham khảo,nhiều đề thi thử , đề thi chính thức của kì thi trung học phổ thông quốc gia vàcác đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh đã xuất hiện nhiều hình thức câu hỏi, bài tập

vận dụng cao liên quan đến muối cacbonat tác dụng từ từ với axit mạnh có tính

chất mới, lạ,tương đối khó với học sinh, do học sinh lần đầu tiếp cận và chươngtrình học trên lớp lại không đủ thời gian để giáo viên hướng dẫn học sinh mộtcách cụ thể và chi tiết

Để có được lời giải một cách nhanh chóng, đầy đủ và chính xác về câu hỏi,

bài tập vận dụng cao liên quan đến muối cacbonat tác dụng từ từ với axit mạnh

đòi hỏi học sinh không chỉ nắm vững kiến thức, bản chất phản ứng, thứ tự phảnứng mà còn phải có phương pháp phân tích đề bài một cách khoa học, sử dụngcác thao tác tư duy sáng tạo, vận dụng các phương pháp, kĩ thuật giải hiện đại từ

đó đảm bảo có được lời giải chính xác và thích ứng được với áp lực về mặt thờigian trong thi cử

Với những bài toán vận dụng cao nói chung và bài toán vận dụng cao liên

quan đến muối cacbonat tác dụng từ từ với axit mạnh nói riêng thì cách giải và

tư duy khoa học nhất vẫn là dựa trên các định luật bảo toàn quen thuộc trong

hóa học : bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn điện tích Ngoài ra,phương phápxây dựng công thức tính nhanh cũng là những giải pháp rất hiệu

quả để xử lí thể loại bài tập này Để học sinh phát triển tốt năng lực giải các bàitập hóa học nói riêng từ đó phát triển toàn diện các năng lực khác thì người giáoviên không những phải phân tích cho học sinh thấy bản chất của các phản ứng

mà còn phải hướng dẫn học sinh hình thành con đường tư duy, phân tích đề,định hướng cách giải và vận dụng thành thạo,sáng tạo các định luật bảo toàn như

đã nêu ở trên

2 Thực trạng của vấn đề.

Trong chương trình sách giáo khoa 11, sách bài tập hóa học 11 bao gồm

cả chương trình chuẩn và nâng cao, số lượng bài tập và đặc biệt là những bài tập

khó liên quan đến muối cacbonat tác dụng từ từ với axit mạnh không

nhiều.Tuy nhiên, bài tập về phần kiến thức này lại thường xuyên xuất hiện trong

đề thi THPT Quốc gia (phần vận dụng cao) và đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh trongnhững năm gần đây Nhiều học sinh lúng túng, không định hướng được cáchgiải hoặc giải cho kết quả sai vì hiểu sai bản chất hóa học hoặc giải chính xácnhưng lại không đảm bảo được áp lực thời gian trong phòng thi, vì vậy học sinhthường sẽ bỏ qua nếu là thi tự luận, tìm cách khoanh bừa, tô bừa nếu là thi trắcnghiệm

Thực tế qua sưu tầm trên mạng, nghiên cứu nhiều tài liệu, đề thi và thamkhảo ở các đồng nghiệp thì cũng đã có một số sáng kiến kinh nghiệm đề cập đếnmảng kiến thức này nhưng mới chỉ dừng lại ở mức độ đơn giản,hoặc lời giải quávắn tắt, xa rời bản chất hóa học làm cho học sinh khó tiếp cận và không còn

nhiều hứng thú,đam mê học tập Trong đề tài này tôi muốn đề cập đến những bài

tập vận dụng cao liên quan đến muối cacbonat tác dụng từ từ với axit mạnh

trong đề thi THPT Quốc gia ,trong đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh với những lờigiải đi sâu vào bản chất giúp học sinh dễ hiểu, đồng thời trong các lời giải đó sẽtrình bày những kĩ thuật giải sáng tạo giúp học sinh vượt qua được áp lực về thờigain trong phòng thi

Trong quá trình thực hiện đề tài, Tôi chọn ra 25 học sinh học tốt nhất mônHóa của lớp 11A1,11A3 của trường THPT Cẩm Thủy 1 tham gia vào đề tàinghiên cứu này Cách thức làm là khảo sát trước khi thực nghiệm đề tài: Sau khihọc sinh học hết chương Cacbon – Silic của sách giáo khoa 11,tôi cho học sinhchuẩn bị một tuần tự học, tự tìm hiểu về các dạng bài tập của chương.Sau đó tôi

tổ chức cho học sinh làm một bài thi đánh giá năng lực bằng hình thức tự luận

với 2 bài tập vận dụng cao liên quan đến muối cacbonat tác dụng từ từ với axit mạnh trong thời gian 30 phút Nội dung đề kiểm tra như sau:

Bài 1:Cho hai dung dịch A và B Một dung dịch chứa HCl và một dung dịch

chứa Na2CO3 Người ta tiến hành hai thí nghiệm sau :

TN1: Cho rất từ từ A vào B,vừa cho vừa khuấy đều.Sau khi kết thúc thínghiệm thu được 2,24 lít khí (đktc)

TN2: Cho rất từ từ B vào A, vừa cho vừa khuấy đều.Sau khi kết thúc thínghiệm thu được 3,36 lít khí (đktc)

Tìm A,B và số mol mỗi chất trong A,B

dung dịch B chứa 0,5 mol HCl.Tính thể tích khí bay ra(đktc) trong ba thínghiệm sau:

a Đổ rất từ từ dung dịch B vào dung dịch A đến hết

b Đổ rất từ từ dung dịch A vào dung dịch B đến hết

c Trộn nhanh hai dung dịch với nhau

Kết quả kiểm tra :

* Về những vấn đề xuất hiện trong các lời giải của học sinh.

- 10 học sinh không xác đinh được thứ tự phản ứng

- 7 học sinh viết sai bản chất phản ứng

- 14 học sinh không định hướng được cách giải hoặc có cách giải quá dài dòng.

- Đa số học sinh chỉ đạt điểm trung bình hoặc kém.Học sinh khá giỏi của hai lớp cũng chỉ mới đạt mức thấp khi làm bài tập phần này.

- Học sinh chưa nắm được bản chất phản ứng, thứ tự phản ứng và các kĩ thuật giải nhanh bài tập.

3 Giải pháp giải quyết vấn đề

Dựa vào những hạn chế học sinh đã thể hiện ra sau trong những bài kiểmtra,tôi đã sưu tầm các bài tập dạng này trong các đề thi trung học phổ thông giacủa Bộ, đề thi thử của các trường THPT và đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh củanhiều tỉnh rồi giải và rút ra phương pháp giải nhanh Bên cạnh đó tôi cũng sưutầm,nghiên cứu, học hỏi từ nhiều tài liệu liên quan của các đồng nghiệp.Saucùng tôi đã mang tất cả những gì mình nghiên cứu được áp dụng vào thực hànhgiảng dạy cho các học sinh khá, giỏi của lớp 11A1,11A3 nhận thấy các em tiếpthu tốt và giải nhanh được các bài tập tương tự và rất hứng thú,đam mê khiđược giao các bài tập, đề thi Sau đây tôi xin trình bày các dạng, các kiến thức

cốt lõi, kĩ năng và phương pháp giải nhanh bài tập vận dụng cao về muối cacbonat tác dụng từ từ với axit

A LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM VÀ TƯ DUY GIẢI NHANH

Cơ sở của mọi kĩ thuật tử duy, giải nhanh bài tập hóa học là bản chất và thứ tự

của các phản ứng, do vậy trong quá trình giảng dạy tôi rất trú trọng cho học sinhxác định đúng quy trình làm thí nghiệm và bản chất phản ứng đi kèm mà đề bàicho.Về mặt tổng quát, khi cho muối cacbonat tác dụng từ từ với axit mạnh có 2cách tiến hành thí nghiệm:

- Cách 1.cho từ từ dung dịch axit mạnh vào dung dịch muối cacbonat (hoặc

dung dịch hỗn hợp muối cacbonat và muối hiđrocacbonat)

- Cách 2.Cho từ từ muối cacboat (hoặc dung dịch hỗn hợp muối cacbnat và

muối hiđrocacbonat) vào dung dịch axit mạnh

Thứ tự phản ứng ở 2 thí nghiệm trên là hoàn toàn khác nhau

hỗn hợp ( muối cacbonat và muối hiđrocacbonat).

Khi cho các dung dịch axit mạnh (HCl, H2SO4 …) tác dụng từ từ với dung

dịch muối cacbonat (CO32-) hoặc muối hiđrocacbonat ( HCO3-) thì nên viết phảnứng ở dạng ion thu gọn.Thứ tự phản ứng cụ thể là:

Trước hết axit ( H+) sẽ chuyến muối cacbonat trung hoà (CO32-) thành muốiaxit (HCO3-):

H+ + CO32-  (1) HCO3

Sau (1), nếu axit (H+) còn dư thì mới có phản ứng chuyển muối axit (HCO3-)ban đầu và vừa sinh ra ở (1) thành khí CO2:

 thì khi đó ở (1) H+ dư nên sẽ có (2) và do đó có CO2 thoát ra.

Tóm lại khi cho H+ vào dung dịch 23

3

HCO CO









 có thu được khí CO2 hay không

phụ thuộc vào tỉ lệ mol giữa

2

H

CO

n n





Chú ý : một số tính chất của muối cacbonat hay dùng trong khi làm đề thi.

- Muối trung hoà ( CO32-) chỉ tác dụng được với axit, còn muối axit(HCO3-) tác dụng được cả với axit và bazơ

- Muối axit + Bazơ    Muối trung hoà + H2O

- Muối trung hoà bền trong dung dịch, còn muối axit kém bền trongdung dịch: 2M(HCO3)n

CO HCO

- Phương pháp bảo toàn điện tích và bảo toàn nguyên tố C.

Đây là phương pháp có tính hiệu quả cao khi giải quyết những câu hỏi, bài tậpphức tạp

CO HCO









 vào axit mạnh thì có hai phản ứng

ứng tạo khí được coi như xảy ra đồng thời :

là có kết luận H+ hết hay dư) hoặc bảo toàn điện tích ( nếu phản ứng đủ thì phải

B HƯỚNG DẪN – VẬN DỤNG.

Sau khi phân tích đầy đủ bản chất,thứ tự phản ứng cũng như các định hướng tư

duy cách giải, giáo viên lập tức cho học sinh vận dụng những điều vừa học được

để giải các bài tập với nhiều biến thể khác nhau để giúp học sinh hiểu sâu – nhớ

lâu – vận dụng tốt ,đồng thời giúp giáo viên phát hiện ra những khó khăn, vướng

mắc của học sinh trong quá trình làm bài tập từ đó đưa ra những giải pháp hổ trợhọc sinh kịp thời và hiệu quả

- TN1: Cho từ từ 100g dung dịch A vào 100 gam dung dịch B thu được 195,6gam dung dịch

- TN2: cho từ từ 100gam dung dịch B vào 100 gam dung dịch A thu được 193,4gam dung dịch

- TN3 Cho từ từ 50 gam dung dịch A vào 100gam dung dịch B thu được 150gam dung dịch

Tìm nồng độ phần trăm của dung dịch A,B

HCl + NaHCO3  NaCl + CO2 + H2O (2/)TN3 không có khí thoát ra  không có(2/) n HCl(TN3)  n Na CO ( TN3) 2 3  0,5x y hay :

mdd giảm = 6,6 gam  n CO 2(3) 0,15 mol

- Do x < 2y nên HCl hết

HCl +Na2CO3  NaHCO3 + NaCl

Nhận xét Chỉ khi nắm chắc được bản chất, thứ tự phản ứng cũng như cách bố

trí ,trình bày lời giải thật khoa học thì những bài toán như trên mới được giải

mã

Bài 2 Cho hai dung dịch A và B Một dung dịch chứa HCl và một dung dịch

chứa Na2CO3 Người ta tiến hành hai thí nghiệm sau :

TN1: Cho rất từ từ A vào B,vừa cho vừa khuấy đều.Sau khi kết thúc thí nghiệmthu được 2,24 lít khí (đktc)

TN2: Cho rất từ từ B vào A, vừa cho vừa khuấy đều.Sau khi kết thúc thí nghiệmthu được 3,36 lít khí (đktc)

Tìm A,B và số mol mỗi chất trong A,B

Hướng dẫn giải Bài toán tổng quát:

- Đặt mol ban đầu của HCl = x, M 2 CO 3 = y.

CO cho axit vµo CO cho muèi vµo

CO cho muèi vµo HCl

- Do n CO (TN1) 2  n CO (TN2) 2  HCl thiếu và TN1 là cho từ từ axit vào muối, TN2 là

cho từ từ muối vào axit tức A= dung dịch HCl, B = dung dịch Na 2 CO 3

phản ứng, thứ tự phản ứng cùng một số kĩ năng tính toán như đã nêu.

được 0,15 mol khí H2 và dung dịch X Sục 0,32 mol khí CO2 vào dung dịch X,thu được dung dịch Y chỉ chứa các ion Na+, HCO3-,CO32- và kết tủa Z Chia dungdịch Y làm 2 phần bằng nhau

- Cho từ từ đến hết phần 1 vào 200 ml dung dịch HCl 0,6M thấy thoát ra 0,075mol khí CO2, coi tốc độ phản ứng của - 2-

- Cho từ từ đến hết 200 ml dung dịch HCl 0,6M vào phần 2, thấy thoát ra 0,06mol khí CO2 Các phản ứng xảy ra hoàn toàn, H2O phân li không đáng kể

Bảo toàn C có: a + b = 0,32 (II)

Bảo toàn điện tích có: a +2b = x+2y (III)

3 3

y (mol) b (mol) y (mol)

Dung dịch Y có

3 2- 3 +

-HCO : a (mol)

CO : (b-y) mol Na

2

(mol)

CO32- + 2H+  CO2 + H2OBan đầu : b y

2

KHCO3 0,1M và C là dung dịch KHCO3 0,1M.

a) Tính thế tích khí CO2 (đktc) thoát ra khi cho từ từ từng giọt đến hết 50 mldung dịch HCl 0,1M vào 100 ml dung dịch A và khi cho hết 100 ml dung dịch Bvào 200 ml dung dịch HCl 0,1M

b)Xác định số mol các chất có trong dung dịch thu được khi thêm 100 ml dungdịch Ba(OH)2 0,1M vào 150 ml dung dịch C