Công thức tính khối lượng muối sunfat thu được khi cho hỗn hợp các kim loại tác dụng với H2SO4 đặc, nóng giải phóng khí SO2……… 2.3.4.. Công thức tính khối lượng muối sunfat thu được khi
Trang 1MỤC LỤC
1 Phần mở đầu……… 2
1.1 Lý do chọn đề tài………
1.2 Mục đích nghiên cứu………
2 3 1.3 Đối tượng nghiên cứu………
1.4 Phương pháp nghiên cứu……….…
3 3 2 Phần nội dung……… 4
2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm……… 4
2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm… …
2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề.………
4 4 2.3.1 Công thức tính khối lượng muối sunfat thu được khi hòa tan hết hỗn hợp kim loại bằng H2SO4 loãng giải phóng H2………
2.3.2 Công thức tính khối lượng muối sunfat thu được khi hòa tan hết hỗn hợp oxit kim loại bằng H2SO4 loãng………
2.3.3 Công thức tính khối lượng muối sunfat thu được khi cho hỗn hợp các kim loại tác dụng với H2SO4 đặc, nóng giải phóng khí SO2………
2.3.4 Công thức tính khối lượng muối sunfat thu được khi cho hỗn hợp các kim loại tác dụng với H2SO4 đặc, nóng, sản phẩm khử là S………
2.3.5 Công thức tính khối lượng muối sunfat thu được khi cho hỗn hợp các kim loại tác dụng với H2SO4 đặc, nóng giải phóng khí H2S………
2.3.6 Công thức tính khối lượng muối thu được khi hòa tan hết hỗn hợp gồm Fe , FeO , Fe2O3 , Fe3O4 bằng H2SO4 đặc, nóng dư giải phóng khí SO2 5 7 8 10 11 13 2.3.7 Một số bài tập vận dụng 15
2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường……… 17
3 Phần kết luận, kiến nghị
3.1 Kết luận
3.2 Kiến nghị
18 18 18
Trang 21 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài.
Hóa học là một môn khoa học thực nghiệm kết hợp với lí thuyết Để học
được hóa học, học sinh phải nghiên cứu thông tin, quan sát mô hình, thí nghiệmthực hành…mới có thể nắm vững kiến thức, phát triển tư duy, rèn luyện kĩ nănglàm việc có khoa học, biết vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các vấn đềliên quan, trong đó biết cách giải bài tập trắc nghiệm là một vấn đề hết sức quantrọng Thông qua việc giải bài tập giúp học sinh hình thành, rèn luyện, củng cốkiến thức đã học một cách có hệ thống, đồng thời phân loại được các dạng bàitập, các dạng toán hóa học, đưa ra những công thức tính nhanh Từ đó, vận dụngnhững phương pháp giải nhanh, những công thức để có câu trả lời nhanh chóng,chính xác Trong quá trình dạy học Hóa học ở trường trung học phổ thông, côngtác giảng dạy, nâng cao chất lượng giáo dục là vấn đề hết sức thiết thực và cấpbách hiện nay, đòi hỏi giáo viên phải đào sâu kiến thức, phân loại các dạng bàitập, hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp thích hợp để giải các bài toán hóahọc Nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức cơ bản, phát triển tư duy, rèn tríthông minh, đặc biệt năng lực tư duy linh hoạt, nhanh nhẹn, kĩ năng và kĩ thuậtđể giải nhanh bài tập trắc nghiệm Hóa học Chính điều đó giúp tôi hoàn thànhsáng kiến này [3]
Từ năm 2007, Bộ Giáo Dục Đào Tạo đổi mới kiểm tra đánh giá chấtlượng học sinh bằng hình thức trắc nghiệm Một đề kiểm tra theo hình thức nàythường gồm khá nhiều câu hỏi với thời gian ngắn, do đó khác với cách làm bài
tự luận, đòi hỏi học sinh phải tư duy nhanh, vận dụng những phương pháp giảinhanh bài tập để có câu trả lời nhanh chóng, chính xác [3] Đặc biệt, từ năm
2017 Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo đưa ra hình thức thi mới, với 50 phút mỗi thísinh phải làm 40 câu trắc nghiệm khách quan, điều này đòi hỏi các thí sinh phải
tư duy nhanh hơn, chính xác hơn, và lập luận để đưa ra kết quả một cách khoahọc Thực tế qua thời gian giảng dạy tôi nhận thấy học sinh còn gặp nhiều khókhăn vì chưa sử dụng một cách có hiệu quả về thời gian và phương pháp làm bàitập trắc nghiệm, mà sử dụng phương pháp theo hướng tự luận
Ví dụ : Cho 4 gam hỗn hợp 2 kim loại Mg và Fe tan hoàn toàn trong dung dịch
H2SO4 loãng, dư thấy có 2,24 lít khí thoát ra (đktc) Khối lượng hỗn hợp muốisunfat khan thu được là:
A 4,2 gam B 2,4 gam C 13,8 gam D 13,6gam
+ Đa số các em giải theo cách lập hệ phương trình như sau:
Phương trình hóa học của phản ứng:
Mg + H2SO4 MgSO4 + H2 (1)
Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 (2)Gọi x,y lần lượt là số mol của Fe và Mg có trong 4g hỗn hợp
56x+24y=4 (a)Theo pt (1),(2): x+y=0,1 (b)
Giải hệ phương trình (a) và (b) x=y=0,05(mol)
Trang 3Tình hình thực tế như vậy, nên trong các tiết dạy luyện tập, ôn tập cho họcsinh, Giáo viên cần hướng dẫn cho các em biết sử dụng các phương pháp giải để
có đủ các điều kiện tái hiện hoàn thành kiến thức đã học, phát huy tính tích cựcchủ động sáng tạo trong việc vận dụng kiến thức của mình để thực hiện tốt khilàm bài kiểm tra Đặc biệt cần hướng dẫn các em làm những bài toán tổng quát,để các em tự xây dựng nên những công thức tính nhanh cho từng dạng bài, giúpcác em giải quyết nhanh các bài tập quen thuộc khi làm bài kiểm tra, bài thi [3]
Với lí do trên Tôi đã chọn đề tài: “Hướng dẫn học sinh phân tích, xâydựng và sử dụng một số công thức tính nhanh khi giải bài tập axit sunfuric” trên
cơ sở các phương pháp từ các sách tham khảo và kinh nghiệm giảng dạy của bảnthân nhằm đáp ứng một phần nhỏ yêu cầu trong dạy và học Hóa học ở nhàtrường hiện nay và trong các kì thi
1.2 Mục đích nghiên cứu:
Rèn luyện cho học sinh kỹ năng phân tích để xây dựng công thức tínhnhanh cho các bài toán hóa học phần axit sunfuric - hóa học lớp 10
1.3 Đối tượng nghiên cứu:
Kỹ năng phân tích một số bài toán tổng quát để đưa ra công thức tínhnhanh giúp giải quyết nhanh các dạng toán hóa học quen thuộc
1.4 Phương pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết
- Nghiên cứu các phương pháp giải toán hóa học cơ bản
- Khảo sát các dạng toán tổng quát
Trang 42 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm.
Như chúng ta đã biết, hóa học là một môn khoa học thực nghiệm kết hợpvới lý thuyết, là môn học có rất nhiều các bài tập định tính, định lượng Trongkhuôn khổ một tiết bài tập giáo viên không đủ thời gian để hướng dẫn học sinhgiải quyết tất cả các bài tập đó, giáo viên chỉ có thể hướng dẫn một số dạng bàiđiển hình, số còn lại là do học sinh tự làm Tuy nhiên thực tế cho thấy rất nhiềuhọc sinh gặp khó khăn, lúng túng không biết phải làm như thế nào
Bởi vậy để giúp học sinh có thể giải được các bài tập hóa học thì điềuquan trọng trước tiên là phải hướng dẫn cho học sinh biết cách phân tích bàitoán để lựa chọn hướng giải quyết phù hợp Đặc biệt hướng dẫn học sinh phântích những bài toàn tổng quát để thành lập những công thức tính nhanh, giúp họcsinh giải quyết nhanh các bài tập tương tự Hoạt động này lặp lại nhiều lần sẽ trở
thành kỹ năng phân tích để tìm ra hướng giải cho các bài toán hóa học Đồng
thời, khi học sinh biết phân tích những dạng toán tổng quát sẽ hình thành ở các
em kĩ năng tư duy, phân tích khoa học để giải quyết các dạng toán hóa họctương tự một cách dể dàng
2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.
Đối với học sinh: Trong thực tế nhiều khi học sinh có thể giải quyết đượccác bài toán hóa học bằng nhiều phương pháp giải khác nhau Tuy nhiên, để rút
ra một bài toán tổng quát, lập một công thức tính tổng quát các em chưa làmđược Vì vậy, các em giải quyết một bài tập thường mất nhiều thời gian, dù làcác bài tập quen thuộc mà chỉ cần áp dụng một công thức tính nhanh có thể tìmđược kết quả một cách dể dàng
Đối với giáo viên: Trong các tiết bài tập thường chỉ quan tâm đến các bàitập đơn lẻ và cách giải quyết bài tập đó mà chưa chú ý đến các suy luận và phân
tích một bài toán hóa học tổng quát Rèn luyện kỹ năng phân tích để tìm ra công
thức giải nhanh các bài toán hóa học tổng quát là một bước rất quan trọng mànhiều giáo viên thường bỏ qua
Vì vậy việc rèn luyện cho học sinh biết phân tích, suy luận một bài toántổng quát và thành lập nên một công thức tính nhanh là rất quan trọng và cầnthiết, để các em giải quyết bài tập một cách nhanh nhất và có hệ thống nhất
Hậu quả của thực trạng trên
- Học sinh mất rất nhiều thời gian khi giải quyết các bài toán hóa học, trong khi
đó với cách thi như hiện nay là không cho phép, học sinh phải làm 40 câu trắcnghiệm trong thời gian 50 phút
- Kết quả học tập của học sinh qua các bài kiểm tra, bài thi còn thấp so với cácmôn khác
2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề
Để giải nhanh bài toán trắc nghiệm, ngoài việc nắm vững lí thuyết, viếtđúng phương trình hóa học của phản ứng, học sinh phải nắm vững một sốphương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa học đồng thời phải có kĩ năng
Trang 5tính, kĩ năng phân tích, suy luận để xây dựng nên công thức tính nhanh áp dụngcho từng dạng bài toán Sau đây Tôi giới thiệu một số dạng bài tập quen thuộcthường gặp trong các bài kiểm tra, bài thi phần axit sunfuric.
2.3.1 Công thức tính khối lượng muối sunfat thu được khi hòa tan hết hỗn hợp kim loại bằng H 2 SO 4 loãng giải phóng H 2 :
Bài toán tổng quát: Cho kim loại M tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4
loãng, dư Sau phản ứng thu được H2 Tính khối lượng muối sunfat thu được
Hướng dẫn giải: Giáo viên lưu ý học sinh, kim loại M phải đứng trước H2 trongdãy hoạt động hóa học của kim loại (trừ kim loại Pb) M có thể là một kim loạihoặc hỗn hợp nhiều kim loại đều tác dụng được với H2SO4
Ví dụ 1: Hòa tan hết 10 gam chất rắn X gồm Mg, Zn và Al bằng H2SO4 loãngthu được dung dịch Y và 7,84 lit H2 (đktc) Cô cạn Y được bao nhiêu gam hỗnhợp muối khan?
GiảiHọc sinh có thể áp dụng ngay công thức tính nhanh vừa thành lập và tínhđược kết quả
sunfat
7,84
m =10+96 =43,6(gam)
22,4
Ví dụ 2: Hoà tan hoàn toàn 3,22 g hỗn hợp X gồm Fe, Mg, Zn bằng một lượng
vừa đủ H2SO4 loãng thấy thoát 1,344 lít H2 ở đktc và dung dịch chứa m gammuối Giá trị của m là [2]:
Giải:
Áp dụng công thức tính nhanh, ta có:
Trang 61,344m=3,22+96 =8,98(gam)
22,4
Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 10,14 gam hỗn hợp Cu, Mg, Al bằng một lượng vừa
đủ dd H2SO4 loãng thu được 7,84 lít khí A (đktc) và 1,54 gam chất rắn B vàdung dịch C Cô cạn dung dịch C thu m gam muối khan, m có giá trị là [1]:
A 24,4gam B 4,22 gam C 8,6 gam D 42,2 gam
Giải:
Giáo viên lưu ý học sinh: Kim loại Cu không phản ứng với H2SO4 loãng.Sau đó áp dụng công thức tính nhanh, ta có:
7,84m=(10,14-1,54)+96 =42,2(gam)
22,4
Ví dụ 4:
Hoà tan hoàn toàn 0,52 gam hỗn hợp 2 kim loại bằng dung dịch H2SO4
loãng, dư Kết thúc thí nghiệm thu được dd A và V lít khí H2 (đktc) Cô cạn dungdịch A thu được 1,96 gam muối sunfat khan Giá trị của V là [1]:
A 3,36 lít B 0,336 lít C 4,48 lít D 0,448 lít
Giải :
Áp dụng công thức tính nhanh, ta có :
V1,96=0,52+96 V=0,336(lit)
22,4
Ví dụ 5: Cho 5,4g kim loại R tan hoàn toàn trong H2SO4 đặc nóng, phản ứng kếtthúc thu được 6,72 lít SO2 sản phẩm khử duy nhất ở đktc Tính khối lượng muốitạo thành sau phản ứng và tìm kim loại R [1]?
R R
e.nhuong 5,4.n
M M
S +2.e S n =0,6(mol)
Áp dụng định luật bảo toàn electron, ta có:
Trang 7R R R
5,4.n
=0,6 M =9.n n=3,M =27
Vậy R là kim loại nhôm
2.3.2 Công thức tính khối lượng muối sunfat thu được khi hòa tan hết hỗn hợp oxit kim loại bằng H 2 SO 4 loãng:
Bài toán tổng quát: Cho oxit kim loại M hóa trị n tác dụng hoàn toàn với dung
dịch H2SO4 loãng, dư Sau phản ứng thu được muối sunfat và H2O Tính khốilượng muối sunfat thu được
Hướng dẫn giải: Giả sử CTTQ của oxit kim loại M là: M2On
PTPƯ: M2On + nH2SO4 M2(SO4)n + nH2O
Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 2,81g hỗn hợp gồm Fe2O3, MgO, ZnO trong 500ml
dd H2SO4 0,1M(vừa đủ) Sau phản ứng ,cô cạn dung dịch thu được muối khan cókhối lượng là [2]:
Ví dụ 2: Oxi hoá 13,6 gam hỗn hợp 2 kim loại thu được m(gam) hỗn hợp 2 oxit.
Để hoà tan hoàn toàn m(gam) oxit này cần 500(ml) dd H2SO4 1M Tính m [1]
A 18,4 g B 21,6 g C 23,45 g D Kết quả khác
Giải:
Giả sử hai kim loại đều tác dụng được với H2SO4 loãng
Ta có: mmuoi=m +mkl SO2-4 =13,6+96.0,5=61,6(gam)
Trang 8Mặt khác: mmuoi=m+80.0,5=m+40
m = 61,6 – 40 = 21,6(gam)
Ví dụ 3: Hoà tan 4,88g hỗn hợp A gồm MgO và FeO trong 200ml dung dịch
H2SO4 0,45M(loãng) thì phản ứng vừa đủ, thu được dung dịch B Cô cạn dungdịch B thu được m(gam) muối khan, tính m [1]
Ví dụ 4: Cho 4,48g một số oxit của kim loại có hoá trị không đổi tác dụng hết
với 7,84g axit H2SO4 Sau phản ứng thu được dung dịch chứa m(gam) muối.Tính m [1]
Bài toán tổng quát: Cho kim loại M tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4
đặc, nóng, dư Sau phản ứng thu được khí SO2 Tính khối lượng muối sunfat thuđược
Hướng dẫn giải: Hầu hết kim loại đều bị oxi hóa bởi H2SO4 đặc, nóng (trừ kimloại Au, Pt) Lưu ý học sinh Al, Fe, Cr, Ni bị thụ động trong dung dịch H2SO4
đặc nguội M có thể là 1 kim loại hoặc hỗn hợp các kim loại cùng tác dụng với
Ví dụ 1: Hòa tan 10,7 gam hỗn hợp kim loại gồm Fe, Mg, Al trong dung dịch
H2SO4 đặc, nóng thu được 0,4 mol SO2 Cô cạn dung dịch sau phản ứng , khốilượng chất rắn khan thu được là [1]:
A 69,1 gam B 96,1 gam C 61,9 gam D 49,1 gam
Trang 9Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn 16,3 gam hỗn hợp X gồm Mg, Al và Fe trong dung
dịch H2SO4 đặc nóng thu được 0,55 mol SO2 Cô cạn dung dịch sau phản ứng thìthu được muối khan có khối lượng là [1]:
A 82,9 gam B 69,1 gam C 55,2 gam D 51,8 gam
Vậy R là kim loại nhôm
Ví dụ 4: Hoà tan hết 20(gam) hỗn hợp kim loại gồm Fe, Cu, Zn, Al, Mg trong
dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được 13,44(lít) SO2( là sản phẩm khử duy nhất,
ở đktc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng, khối lượng chất rắn khan thu được là
Giải:
Áp dụng công thức tính nhanh, ta có:
Trang 10Bài toán tổng quát: Cho hỗn hợp kim loại M tác dụng hoàn toàn với dung dịch
H2SO4 đặc, nóng, vừa đủ Sau phản ứng thu được chất rắn S Tính khối lượngmuối sunfat thu được (M có thể là một kim loại hoặc hỗn hợp nhiều kim loạiđều tác dụng được với H2SO4)
Hướng dẫn giải: Hầu hết kim loại đều bị oxi hóa bởi H2SO4 đặc nóng (trừ kimloại Au, Pt) Lưu ý học sinh Al, Fe, Cr, Ni bị thụ động trong dung dịch H2SO4
Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn 11,9 gam hỗn hợp 2 kim loại (Zn, Al) bằng dung
dịch H2SO4 đặc nóng thu được 7,616 lít SO2 (đktc), 0,64 gam S và dung dịch X.Tính khối lượng muối trong X [1]
A 60,3 gam B 50,3 gam C 72,5 gam D 30,3 gam.
Giải:
2 SO
Áp dụng công thức tính nhanh vừa thiết lập, ta có:
Giải:
Chất rắn không tan là bột lưu huỳnh sinh ra: S
6,4
n = =0,2(mol)32
Áp dụng công thức tính nhanh, ta có:
Trang 11muoi kl S
m =m +288.n =26,7+288.0,2=84,3(gam)
Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn a(gam) hỗn hợp các kim loại trong H2SO4 đặc, nóng(phản ứng vừa đủ) thu được dung dịch X và 6,4(gam) một chất rắn không tan, côcạn dung dịch X thu thêm 83,4(gam) muối khan Tính a [1]
Giải:
6,4(gam) chất rắn không tan là bột S: S
6,4
n = =0,2(mol)32
Áp dụng công thức tính nhanh, ta có:
m =m +288.n84,3=a+288.0,2a=26,7(gam)
2.3.5 Công thức tính khối lượng muối sunfat thu được khi cho hỗn hợp các kim loại tác dụng với H 2 SO 4 đặc, nóng giải phóng khí H 2 S.
Bài toán tổng quát: Cho kim loại M tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4
đặc, nóng, dư Sau phản ứng thu được khí H2S Tính khối lượng muối sunfat thuđược (M có thể là một kim loại hoặc hỗn hợp nhiều kim loại đều tác dụng đượcvới H2SO4)
Hướng dẫn giải: Hầu hết kim loại đều bị oxi hóa bởi H2SO4 đặc nóng (trừ kimloại Au, Pt) Lưu ý học sinh Al, Fe, và Cr bị thụ động trong dung dịch H2SO4
a) Tính khối lượng muối thu được trong dung dịch
b) Tính khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp [1]