Hướng dẫn học sinh tiếp cận phương pháp đồ thị để giải nhanh một số dạng bài tập hóa học

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 5 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH TIẾP CẬN PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ ĐỂ GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP HÓA HỌC Người thực hiện: Đ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 5

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

HƯỚNG DẪN HỌC SINH TIẾP CẬN

PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ ĐỂ GIẢI NHANH

MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP HÓA HỌC

Người thực hiện: Đỗ Thị Thu Hoàn Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc lĩnh mực môn: Hóa

THANH HOÁ NĂM 2019

Dạng 1:CO2 phản ứng với dung dịch Ca(OH)2; Ba(OH)2.

Dạng 2: CO2 phản ứng với dung dịch gồm KOH, NaOH,

Ca(OH)2, Ba(OH)2

Dạng 3: dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch muối nhôm

Dạng 4: axit tác dụng với dung dịch muối AlO2-

11141620

212122

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài.

Sử dụng phương pháp đồ thị để giải bài tập không còn xa lạ với chúng ta,nhưng để truyền đạt và hướng dẫn học sinh sử dụng được phương pháp này khigiải bài tập là một việc khó Các dạng bài tập sử dụng được phương pháp đồ thịtương đối phong phú, ở cả khối 10, 11 và 12 Trong đề thi Đại học trước đây và

đề thi THPTQG gần đây luôn có câu bài tập liên quan đến đồ thị Khi học sinhkhông biết cách làm những dạng bài tập này sẽ thấy vướng mắc khiến các em rất

khó hiểu, đặc biệt với dạng đề trắc nghiệm khách quan buộc học sinh phải làmbài trong thời gian ngắn

Có rất nhiều phần trong hóa học giáo viên có thể sử dụng đồ thị để đưa rabài tập cho học sinh hoặc dùng đồ thị để giải quyết các bài tập Điều này giúpcác em có cái nhìn cụ thể, rõ ràng và khái quát nhất về bản chất của bài toán đặcbiệt là các phản ứng xảy ra Ví dụ như bài toán về sục khí SO2, CO2 vào dungdịch Ba(OH)2 và Ca(OH)2; hoặc sục khí SO2, CO2 vào dung dịch chứa hỗn hợpcác chất KOH, NaOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2; hay là bài toán đổ từ từ đến dư dungdịch kiềm vào dung dịch muối nhôm; điện phân Tất cả những bài toán nàychúng ta có thể hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp đồ thị để giải mộtcách nhanh nhất, khắc phục được một số nhược điểm của những phương phápthông thường trước đây

Trong suốt quá trình dạy học tôi luôn những trăn trở tìm ra cách để truyềnđạt đến các em học sinh phương pháp giải các bài toán bằng đồ thị một cách dễhiểu nhất Bằng thực tế giảng dạy của mình đối với các lớp học sinh và rút kinh

nghiệm, tôi đã nghiên cứu đề tài “Hướng dẫn học sinh tiếp cận phương pháp

đồ thị để giải nhanh một số dạng bài tập hóa học ” giúp các em học sinh tháo

gỡ vướng mắc của mình khi làm bài tập, đặc biệt có những cách làm nhanh nhấtphù hợp với dạng bài tập trắc nghiệm khách quan hiện nay Đối với mỗi đốitượng học sinh tôi xây dựng và giới thiệu ở mỗi dạng khác nhau Tuy phươngpháp này có thể áp dụng ở cả ba khối lớp THPT nhưng trong nghiên cứu đề tàicủa mình tôi giới thiệu đến hai khối lớp 11 và 12 Học sinh khối lớp 11 tôi giớithiệu hai dạng toán có thể sử dụng phương pháp đồ thị để các em giải các bài tậptrong phần kiến thức CO2 đồng thời cũng là hành trang để làm các bài tập có liênquan đến kiến thức lớp 12 như hợp chất của kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ.Học sinh khối 12 tôi cũng xây dựng và giới thiệu cho các em hai dạng bài tập vềhợp chất của nhôm Do đặc thù học sinh các lớp tôi dạy đa số có học lực khá vàtrung bình nên khi đưa ra những dạng bài tập cho học sinh tôi chỉ đưa nhữngdạng đơn giản phù hợp với lực học của các em Đặc biệt trong mỗi dạng bài tập

mà tôi giới thiệu luôn có cách xây dựng đồ thị bài toán theo từng bước và côngthức tính nhanh mà khi nhìn vào đồ thị học sinh nào cũng có thể áp dụng để làmbài tập ngay

1.2 Mục đích nghiên cứu

Hóa học nói riêng và các môn học tự nhiên nói chung việc giải bài tập là vôcùng quan trọng Thông qua việc giải bài tập học sinh có thể củng cố kiến thức líthuyết đã học, tư duy nhạy bén hơn và tạo niềm đam mê, cảm hứng hơn trong họctập Việc tìm cho mình một phương pháp giải hợp lí lại càng quan trọng hơn nữa.Sách giáo khoa là tài liệu nghiên cứu chính của học sinh nhưng lại không đưa raphương pháp giải bài tập Do đó thầy cô sẽ là người hướng dẫn các em phươngpháp làm bài sao cho vừa dễ hiểu lại vừa hiệu quả để bắt kịp với xu hướng của

3

việc thi bằng phương pháp trắc nghiệm khách quan như hiện nay Khi nghiên cứu

về đề tài, với đối tượng là những học sinh có học lực trung bình và khá nên tôi luônhướng dẫn các em một cách tỉ mỉ nhất, đi từ những bài toán rất cơ bản đến nhữngbài toán khó Hơn nữa trong quá trình hướng dẫn tôi sẽ để các em có thể tự tìm ranhững công thức có thể áp dụng làm bài, vừa giúp các em nhớ lâu vừa giúp các em

có niềm tin vào khoa học

1.3 Đối tượng nghiên cứu.

Với đề tài “Hướng dẫn học sinh tiếp cận phương pháp đồ thị để giải nhanh một số dạng bài tập hóa học ” tôi sẽ tập trung nghiên cứu những kiến thức

liên quan trong sách giáo khoa và các tài liệu tham khảo, từ đó vận dụng vào giảngdạy ở các lớp 11A4, 12B2 trường THPT Triệu sơn 5 Học sinh ở hai lớp tôi dạy vềlực học các môn theo khối đa số là khá và trung bình Do đó khi áp dụng sáng kiếncủa mình tôi chỉ đưa ra các bài toán đơn giản và trung bình khá phù hợp với lực họccủa các em

1.4 Phương pháp nghiên cứu.

- Sưu tầm và nghiên cứu tài liệu

- Phân tích và tổng hợp lí thuyết

- Thực nghiệm giảng dạy

2 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận.

Với các bài toán về CO2 tác dụng với dung dịch kiềm hay muối nhôm tácdụng với dung dịch kiềm… nếu theo cách giải thông thường sẽ chiếm một khoảngthời gian rất dài của học sinh, không những thế các bài tập này còn khiến các emrất dễ xét thiếu trường hợp Để hướng dẫn học sinh biết cách giải những dạng bàitập này bằng phương pháp đồ thị tôi hướng dẫn các em dựa trên những kiến thức

cơ bản về các phản ứng xảy ra giữa các chất Giải thích để học sinh biết được thứ

tự các phản ứng xảy ra, dựa vào các phản ứng biết tỉ lệ số mol giữa các chấ …Từnhững kiến thức đó tự các em sẽ vẽ được đồ thị của bài toán, tìm ra những côngthức áp dụng vào bài Khi đối chiếu lại với cách làm thông thường các em sẽ thấybài toán đơn giản hơn, giải nhanh hơn nhiều so với phương pháp cũ

Dưới đây tôi đưa ra một số bài tập minh họa và giải theo cách thông thường

để thấy được những vướng mắc, khó khăn khi làm bài trong thời gian ngắn

Bài tập 1 (SGK hóa học lớp 12- cơ bản).: Sục 6,72 lít khí CO2 (đktc) vào

dung dịch chứa 0,25 mol Ca(OH) thu được m gam kết tủa Giá trị của m là

A 10 B 15 C 20 D 25.

Hướng dẫn

Theo bài ra ta có : n= 0,3 mol ; n = 0,25 mol

Xét tỉ lệ số mol hai chất: 1< < 2

Vậy xảy ra hai phản ứng

CO + Ca(OH) → CaCO + HO (1)

2CO + Ca(OH) → Ca(HCO) (2)

Đặt x và y lần lượt là số mol Ca(OH) ở (1) và (2) ta được hệ

Giải ra ta được : x= 0,2 và y = 0,05

Vậy khối lượng kết tủa thu được là

m = 0,2 100 = 20 gam

Chọn đáp án C.

Bài tập 2 (Bộ đề luyện thi thử theo chuyên đề hóa đại cương và vô cơ): Cho 200ml

dung dịch Al2(SO4)3 tác dụng với dung dịch NaOH nồng độ 1M người ta nhận thấykhi dùng 180ml dung dịch NaOH hay dùng 340ml dung dịch NaOH trên thì vẫnthu được khối lượng kết tủa bằng nhau Nồng độ mol/l của dung dịch Al2(SO4)3ban đầu là

Vậy chọn đáp án D

Bài tập 3 (Giải nhanh bài toán hay và khó hóa học lớp 11): Hấp thụ hoàn toàn V

lít CO2 (đktc) vào 4 lít dung dịch Ca(OH)2 0,05 M thu được 15 gam kết tủa Giá trịcủa V là

A 3,36 lít hoặc 5,6 lít B 3,36 lít

C 4,48 lít D 4,48 lít hoặc 5,6 lít.

Hướng dẫn:

Theo bài ra ta có n= 0,2 mol > n = 0,15 mol

Bài toán xảy ra hai trường hợp:

+ TH1: Chỉ xảy ra phản ứng: Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO → CaCO 3 ↓ + H + H 2 O (1)

Sau phản ứng trên 

OH dư → n = n = 0,15 mol

V = 3,36 lít

+ TH2: Xảy ra 2 phản ứng: Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO → CaCO 3 ↓ + H + H 2 O (1)

Ca(OH) 2 + 2CO 2 Ca(HCO → CaCO 3 ) 2 (2)

2.3 Giải pháp thực hiện

Khi áp dụng phương pháp đồ thị để giải các bài toán với đối tượng học sinhlớp tôi dạy có lực học khá nên tôi hướng dẫn các em những dạng toán đơn giản phùhợp với lực học của các em Những bài tập tôi đưa ra cho các em có thể giải nhanhbằng phương pháp đồ thị hoặc nhìn vào đồ thị để giải bài toán Hệ thống các dạngbài tập tôi đưa ra gồm:

- Dạng 1: CO2 phản ứng với dung dịch Ca(OH) hoặc Ba(OH)

- Dạng 2: CO2 tác dụng với dung dịch chứa hỗn hợp NaOH (KOH) và Ca(OH)hoặc Ba(OH)

- Dạng 3: Dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch muối nhôm tạo một kết tủa

- Dạng 4: Axit tác dụng với dung dịch muối AlO 2

Dựa vào cách làm những bài tập này, học sinh có thể nhân rộng để làm cácbài tập tương tự khi thay khí CO2 bằng khí SO2; dung dịch muối nhôm bằng dungdịch muối kẽm

2.3.1 Dạng 1: CO 2 PHẢN ỨNG VỚI DUNG DỊCH Ca(OH) 2 HOẶC Ba(OH) 2

a Thiết lập đồ thị của bài toán.

+ Khi sục CO2 vào dung dịch chứa a mol Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2 thì đầu tiên xảy

- Lượng kết tủa sẽ tăng dần đạt cực đại khi bằng số mol Ca2+ = a mol

- Số mol kết tủa luôn bằng số mol CO2

- Đồ thị của phản ứng là đường thẳng đi qua hai điểm tọa độ (0, 0) và (a, a).+ Sau phản ứng (1), khi lượng CO2 bắt đầu dư thì kết tủa tan ra theo phản ứng

- Lượng kết tủa giảm dần đến 0 (mol) Khi đó : n ở (1) + (2) = 2n

- Đồ thị đi xuống một cách đối xứng

Ta có đồ thị của bài toán

b Giải bài toán dựa vào đồ thị.

Trên đồ thị hình 1.1, tại điểm b < a bất kì trên trục số mol kết tủa kẻ đườngthẳng song song với trục n thì đường thẳng này luôn cắt đồ thị tại 2 điểm, nghĩa là

có 2 giá trị n ( x và y) thỏa mãn bài toán Ta có đồ thị lúc này là

Dựa vào đồ thị ta có công thức (I) tính giá trị của x và y

x= b và y= 2a- b

c Bài tập minh họa

Bài tập 1 (Bài tập 1 mục 2.2): Sục 6,72 lít khí CO2 (đktc) vào dung dịch chứa 0,25

mol Ca(OH) thu được m gam kết tủa Giá trị của m là

7

0 a 2a n))

Số mol kết tủa a

Hình 1.1

0 x a y 2a n))

Số mol kết tủa a b

Hình 1.2

A 10 B 15 C 20 D 25

.Hướng dẫn

+ Theo bài ra ta có: n = 0,25 mol Þ n cực đại = 0,25 mol

Vậy khi kết tủa bé nhất bằng 0 thì số mol CO2 bằng 0,5 mol

Bài tập 2 (Bài tập 3 phần 2.2- Giải nhanh bài toán hay và khó hóa học lớp 11):

Hấp thụ hết V lít CO2 (đktc) vào 4 lít dung dịch Ca(OH)2 0,05 M thu được 15 gamkết tủa Giá trị của V là

A 3,36 lít hoặc 5,6 lít B 3,36 lít

C 4,48 lít D 4,48 lít hoặc 5,6 lít

Hướng dẫn giải

+ Theo bài ra ta có: n = 0,2 mol Þ n cực đại = 0,2 mol

Vậy khi kết tủa bé nhất bằng 0 thì số mol CO2 bằng 0,4 mol

Bài tập 3 (Đề minh họa kì thi THPTQG của bộ GD và ĐT- 2019): Dẫn từ từ đến

dư khí CO vào dung dịch Ba(OH) Sự phu thuộc của khối lượng kết tủa (y gam)vào thể tích khí CO tham gia phản ứng ( x lít) được biểu diễn bằng hình vẽ Giá trịcủa m là

3m 2m

n))

Khi m = 4m Þ n = mol; n =

Ta có đồ thị của bài toán theo số mol các chất là

Dựa vào đồ thị và áp dụng công thức (1) ta có hệ

Giải ra ta được m = 9,85

Chọn đáp án C Bài tập 4 (Bộ đề luyện thi thử theo chyên đề hóa đại cương và vô cơ): Trong một

bình kín chứa 0,2 mol Ba(OH)2 Sục vào bình một lượng CO2 có giá trị biến thiêntrong khoảng từ 0,05 mol đến 0,24 mol thu được m gam kết tủa Giá trị của m biếnthiên trong khoảng

A Từ 0 đến 39,4 gam B Từ 9,85 gam đến 39,4 gam

C Từ 0 đến 9,85 gam D Từ 9,85 gam đến 31,52 gam

GỒM NaOH ( KOH) và Ca(OH) 2 HOẶC Ba(OH) 2

a Thiết lập đồ thị của bài toán.

+ Khi sục từ từ CO2 vào dung dịch chứa x mol NaOH và y mol Ca(OH)2 lần lượtxảy ra phản ứng:

+ Mặt khác: n = y mol Þ n(max) = y mol.

Ta có đồ thị của bài toán

b Giải bài toán dựa vào đồ thị

Trên đồ thị của bài toán, tại điểm b < y bất kì trên trục số mol kết tủa kẻ đườngthẳng song song với trục n thì đường thẳng này luôn cắt đồ thị tại 2 điểm, nghĩa là

có 2 giá trị n (a và c) thỏa mãn bài toán Ta có đồ thị lúc này là

Dựa vào đồ thị ta có công thức (II) tính giá trị của a và c

a = b và c = (x +2y) - b

c Bài tập minh họa.

Bài tập 1 (Đề thi THPTQG - 2016): Sục CO vào V ml dung dịch chứa hỗn hợp

NaOH 0,2 M và Ba(OH)2 0,1M Đồ thị biểu diễn khối lượng kết tủa theo số mol

0 y y+x 2y+x

y

Hình 2.2

n ) )

Số mol kết tủa

0 a y y+x c 2y+x

y

Bài tập 2 (Giải nhanh bài toán hay và khó hóa học lớp 11): Sục từ từ đến dư CO2

vào dung dịch chứa 0,25 mol NaOH và 0,1 mol Ca(OH)2 Kết quả thí nghiệm đượcbiểu diễn trên đồ thị như hình vẽ

Giá trị của t và z lần lượt là

+ Theo bài ra ta có: n = 0,1 mol Þ n(max) = 0,1 mol; n= 0,45 mol

+ Từ đồ thị và số mol của các ion ta suy ra:

x = y = n(max) = 0,1 mol; t = n = 0,25 + 0,1 2 = 0,45 mol

z = x + y = 0,35 mol Chọn đáp án D.

Bài tập 3 (Giải nhanh bài toán hay và khó hóa học lớp 11): Sục V lít CO2 (đktc)

vào 100 ml dung dịch hỗn hợp KOH 1 M và Ba(OH)2 0,75M thu được 11,82 gamkết tủa Giá trị của V là

A 1,344l lít B 1,344l lít hoặc 4,256 lít

C 4,256 lít D 8,512 lít hoặc 4,256 lít.

Hướng dẫn giải

+ Theo bài ra có : n = 0,075 mol ; n = 0,25 mol ;

n = 0,06 mol ; n max = 0,075 mol

+ Từ đây ta có đồ thị

+ Từ đồ thị và áp dụng công thức (II)

Þ x = 0,06 mol Þ V = 1,344 lít

và 0,25 – y = 0,06 Þ y = 0,19 mol → V = 4,265 lít

Vậy V = 1,344 lít hoặc 4,256 lít

Chọn đáp án B.

Bài tập 4 (Bộ đề TN luyện thi THPTQG-2019) : Sục từ từ khí CO2 đến dư vào dung

dịch gồm a mol NaOH và b mol Ca(OH)2 Dự phụ thuộc số mol kết tủa CaCO3 vào

số mol CO2 được biểu diễn theo đồ thị hình vẽ Tỉ lệ a : b tương ứng là

2 3.3 Dạng 3 : DUNG DỊCH KIỀM TÁC DỤNG VỚI

DUNG DỊCH MUỐI NHÔM TẠO MỘT KẾT TỦA.

a Thiết lập đồ thị của bài toán.

Khi cho dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch muối nhôm, ban đầu xảy raphản ứng: Al + 3 

OH → Al(OH) (5) Lượng kết tủa thu được sau phản ứng trên là lớn nhất Khi đó n = 3n

Sau phản ứng dung dịch kiềm còn dư sẽ hòa tan lượng kết tủa theo phương trình:

Al OH 3  OH  AlO 2  2H O 2 (6)

Lượng kết tủa hết tức là lượng kết tủa là bé nhất Khi đó n (5)+(6)= 4n

Từ lí thuyết trên ta có đồ thị

b Giải bài toán dựa vào đồ thị

Trên đồ thị của bài toán, tại điểm b < a bất kì trên trục số mol kết tủa kẻ đườngthẳng song song với trục n thì đường thẳng này luôn cắt đồ thị tại 2 điểm, nghĩa là

có 2 giá trị n ( x và y) thỏa mãn bài toán Ta có đồ thị lúc này là

Dựa vào đồ thị ta có công thức (III) tính giá trị của x và y

x = 3b và y = 4a - b

c Bài tập minh họa.

0 3a 4a n))

Số mol kết tủa

0 x 3a y 4a n ) )

Số mol kết tủa

a b

Hình 3.2

Bài tập 1 (Bài tập 2 phần 2.2): Cho 200ml dung dịch Al2(SO4)3 tác dụng với dung

dịch NaOH nồng độ 1M người ta nhận thấy khi dùng 180ml dung dịch NaOH haydùng 340ml dung dịch NaOH trên thì vẫn thu được khối lượng kết tủa bằng nhau.Nồng độ mol/l của dung dịch Al2(SO4)3 ban đầu là

A 0,5M B 0,375M C 0,125M D.

0,25M

Hướng dẫn giải

Khi VNaOH = 180 ml Þ nNaOH = 0,18 mol

Khi VNaOH = 340 ml Þ nNaOH = 0,34 mol

Do khối lượng kết tủa bằng nhau khi nNaOH = 0,18 mol hoặc nNaOH = 0,34 mol

Nên ta có đồ thị của bài toán

Bài tập 2 (Bộ đề TN luyện thi THPTQG- 2019): Cho từ từ 1,1 lít dung dịch NaOH

1M vào 200 ml dung dịch AlCl3 1,5 M phản ứng thu được x gam kết tủa Giá trịcủa x là

A 7,8 gam B 11,7 gam C 15,6 gam D 23,4 gam.

a b

0 0,18 3a 0,34 4a n ) )

n))))

0,3 a

0 0,9 1,1 1,2 n ) )