chuyên đề môn hóa điều chế một số chất vô cơ

Phần I: Mở đầu Bộ môn hoá học là bộ môn khoa học thực nghiệm, trong cuộc sống hàng ngày, trong lao động sản xuất chúng ta gặp nhiều hiện tợng mà chỉ riêng kiến thức của vật lý hoặc sinh

Phòng giáo dục đào tạo huyện lập thạch

Chuyên đề:

phơng pháp điều chế một số chất vô cơ

Giáo viên: Đỗ Thị Đào Liễu

Đơn vị : Trờng THCS Lập Thạch

I/ Đối tợng học sinh bồi dỡng:

Học sinh lớp 9

II/ Hệ thống kiến thức sử dụng trong chuyên đề:

- Từ kiến thức cơ bản trong sách giáo khoa đến kiến thức nâng cao, mở rộng

- Kiến thức đợc mở ra từ các kỳ thi học sinh giỏi lớp 9

- Kiến thức đợc rút ra từ nhiều năm bồi dỡng học sinh giỏi

III/ Hệ thống các dạng bài tập đặc trng của chuyên đề:

- Điều chế kim loại

- Điều chế phi kim.

- Điều chế muối

- Bài tập về nồng độ dung dịch

- Bài tập về hiệu suất phản ứng

- Bài tập về xác định công thức hoá học của một chất

- Bài tập điện phân

IV/Hệ thống các phơng pháp cơ bản, đặc trng để giải bài tập trong

chuyên đề:

- Phơng pháp đàm thoại

- Phơng pháp nêu và giải quyết vấn đề

- Phơng pháp hợp tác theo nhóm nhỏ

- Phơng pháp sử dụng bản đồ t duy

- Phơng pháp sử dụng bài tập hoá học

Phần I:

Mở đầu

Bộ môn hoá học là bộ môn khoa học thực nghiệm, trong cuộc sống hàng ngày, trong lao động sản xuất chúng ta gặp nhiều hiện tợng mà chỉ riêng kiến thức của vật lý hoặc sinh học không thể giải thích đợc Các vật dụng sinh hoạt và các công cụ sản xuất đều làm bằng những chất khác nhau Phân bón, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ dại là những chất đợc sử dụng ngày càng nhiều trong nông nghiệp Mặt khác nhiều loại đồ dùng trong nhà, nhiều thứ vải lụa, len, dạ đợc làm bằng những chất không có sẵn trong tự nhiên Các chất này là gì? có ứng dụng ra sao và con ngời đã làm thế nào để điều chế ra chúng?

Để trả lời đợc câu hỏi đó, hôm nay tôi mạnh dạn đa ra chuyên đề: “Điều chế một số chất vô cơ” với phạm vi kiến thức phổ thông để giúp cho mỗi giáo

viên chúng ta cũng nh các em học sinh có một hệ thống kiến thức lô gic, có khả

năng điều chế đợc một số chất hoá học từ đơn giản đến phức tạp phục vụ cho học tập, cho chính cuộc sống thực tế hàng ngày của chúng ta

Phần II:

Nội dung của chuyên đề

1 Cơ sơ lý luận, khoa học của đề tài:

Đối tợng nghiên cứu của hoá học là các chất, những quy luật biến đổi chất này thành chất khác và những biện pháp điều khiển sự biến đổi đó nhằm phục vụ

đời sống con ngời và tiến bộ xã hội Chúng ta học tập để trở thành những ngời lao động sáng tạo, xây dựng Tổ quốc giàu mạnh Dù hoạt động trong lĩnh vực nào cũng cần có kiến thức về hoá học, đặc biệt là kiến thức về điều chế các chất Chuyên đề sẽ giúp chúng ta nắm đợc cơ sở khoa học, quy luật hoá học, nguyên tắc điều chế các chất ở chơng trình THCS tôi chú trọng phơng pháp điều chế các chất vô cơ

2 Chọn đối tợng phục vụ cho quy trình nghiên cứu khi xây dựng chuyên

đề:

Để xây dựng chuyên đề này, chúng tôi đã đọc, nghiên cứu, tham khảo nhiều tài liệu, nhiều sách vở của các tác giả Đọc, nghiên cứu rồi chắt lọc tìm ra những kiến thức liên quan Mà bộ môn hoá học là môn học thực nghiệm, chúng tôi tìm những kiến thức thực tế điều chế các chất phục vụ cho chính cuộc sống hàng ngày, cho việc học tập của học sinh cũng nh bản thân mỗi giáo viên

3 Nội dung, phơng pháp nghiên cứu:

a Vấn đề 1: Điều chế một kim loại:

Để điều chế một kim loại trớc hết phải nắm đợc tính chất hoá học của kim loại đó là tính khử thể hiện qua các phản ứng:

M - ne →Mn+

Cùng với việc khắc sâu kiến thức hoá học của kim loại còn phải gợi cho học sinh nhớ đợc dãy điện hoá của kim loại, đây chính là chìa khoá mở kiến thức cho việc điều chế một kim loại

Dãy điện hoá bao gồm:

K Na Ca Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au

Tới đây lại gợi cho học sinh nhớ lại ý nghĩa của dãy điện hoá và lấy

nguyên tố Nhôm (Al) làm mốc cho việc điều chế một kim loại theo dãy điện hoá

nh sau:

* Điều chế các kim loại trớc Nhôm.

Nguyên tắc: Điện phân nóng chảy muối Clorua tơng ứng:

2MCln → 2M + Cl2↑

Ví dụ: MgCl2 → Mg+ Cl2

*Điều chế kim loại nhôm ( riêng nhôm):

Nguyên tắc: Điện phân nóng chảy nhôm oxit:

2Al2O3→ 4Al + 3O2

* Điều chế các kim loại sau nhôm:

Nguyên tắc: dùng CO hoặc H2 khử oxit kim loại tơng ứng ở nhiệt độ cao:

Ví dụ: CO + CuO→Cu + CO2↑

Fe2O3 + 3H2→ 2Fe + 3H2O Hiện nay, sự tiến bộ của khoa học hoá học ngời ta gọi các phơng pháp

điều chế là thuỷ luyện hay nhiệt luyện Nói chung có ba phơng chính đó là: Nhiệt luyện, thuỷ luyện và điện phân

b Vấn đề 2: Điều chế một phi kim:

ở đây chúng ta giúp học sinh nắm đợc tính chất hoá học của một số phi kim điển hình: O2, H2, halogen ở chuyên đề này tôi giới thiệu phơng pháp điều chế hiđrô và các nguyên tố halogen

* Điều chế hiđrô (H2):

- Cho kim loại hoạt động tác dụng với nớc hoặc axit thờng:

2Na +2H2O → 2NaOH + H2↑

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2↑

- Cho kim loại có hiđroxit lỡng tính tác dụng với kiềm:

2Al + 2H2O + 2NaOH→ 2NaAlO2 + 3H2↑

- Điện phân nớc:

2H2O → 2H2↑ + O2↑

- Phản ứng giữa than nóng đỏ với hơi nớc:

C + H2O → CO + H2↑

C + 2H2O→ CO2↑ + H2↑

Từ mê tan (ở nhiệt độ cao):

2CH4 + CO2 + H2O→ 3CO +5H2↑

* Điều chế các halogen:

- Flo: F

Là chất oxi hoá mãnh liệt, điều chế rất khó khăn nên đợc điều chế bằng cách

điện phân hỗn hợp dễ nóng chảy KF + 3 HF ở 66oc trong thùng điện phân bằng thép

- Clo: Cl 2

Là chất khí màu vàng lục, mùi hắc đợc điều chế nh sau:

+ Trong phòng thí nghiệm: 4HCl + MnO2 → MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O

KclO3 + 6 HCl → KCl + 3Cl2↑ +3H2O + Trong công nghiệp: 2HCl → H2↑ + Cl2↑

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2↑ + Cl2↑

2NaCl → 2Na + Cl2↑

- Brôm: Br 2

Là chất lỏng màu đỏ nâu đợc điều chế nh sau:

2KBr + Cl2 → 2KCl +Br2

2HBr + H2SO4d → SO2 + Br2 + 2H2O 2KMnO4 +16HBr → 2KBr + 2MnBr2 + 5Br2 + 8H2O

KClO3 + 6HBr →KCl + 3Br2 + 3H2O

- Iôt: I 2

Là tinh thể màu xám, khi thăng hoa cho hơi màu tím

Các PTHH điều chế:

KBrO3 + 6HI → KBr + 3I2 + 3H2O 2FeCl3 + 2HI → 2FeCl2 + 2HCl + I2

2CuSO4 + 4HI → 2CuI + 2H2SO4 + I2

2KI + Cl2 →2KCl + I2

2HI + Cl2 → 2HCl + I2

c, Vấn đề 3: Điều chế một muối:

Trớc hết, mỗi chúng ta phải nắm đợc tính chất hoá học của muối, cách phân loại muối và điều kiện phản ứng hoá học xảy ra với muối, từ đó xây dựng các phơng pháp điều chế muối nh sau:

* Đi từ kim loại:

- Kim loại + dung dịch axit:

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑

- Kim loại + dung dịch muối: → Xây dựng đợc ba phơng pháp

Mg + CuCl2 → MgCl2 + Cu điều chế muối từ kim loại

- Kim loại + phi kim:

Cu + Cl2 → CuCl2

* Đi từ ôxit:

- Ôxit bazơ + ôxit axit:

CaO + CO2 → CaCO3

- Ôxit bazơ + axit:

CaO + H2SO4 → CaSO4 + H2O → Xây dựng đợc ba phơng pháp điều

- Ôxit axit + bazơkiềm: chế muối từ ôxit

SO2 + NaOH → NaHSO3

SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O

* Đi từ axit:

- Axit + Bazơ:

H2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + 2H2O → Xây dựng đợc hai phơng pháp 3HCl + Fe(OH)3 → FeCl3 + 3H2O điều chế muối từ axit

- Axit + muối:

2HCl + CaCO3 → CaCl2 + H2O +CO2↑

* Đi từ Bazơ:

- Bazơ + Muối: → Xây dựng đợc một phơng pháp 2NaOH + CuCl2 → Cu(OH)2 + 2NaCl điều chế muối từ bazơ

*Đi từ muối:

- Muối có tính khử + chất ôxi hoá mạnh:

FeCl2 + Cl2 → FeCl3 → Xây dựng đợc ba phơng pháp

- Muối có tính ôxi hoá + chất khử mạnh: điều chế muối từ muối

2FeCl3 + 2HI → 2FeCl2 + I2 + 2HCl

- Muối + muối tạo thành hai muối mới:

AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3

→ Nh vậy: Để điều chế một muối, chúng ta xây dựng đợc 12 phơng pháp trên, học sinh vận dụng từng trờng hợp cụ thể để điều chế đợc các muối tơng ứng cho các dạng bài liên quan

4 Kết quả:

Với chuyên đề: Phơng pháp điều chế các chất, ở đây đã giới thiệu và chuyên

đề mở ra đợc ba vấn đề lớn:

1 Điều chế một kim loại

2 Điều chế một phi kim

3 Điều chế một muối

Đã xây dựng đợc kiến thức một cách hệ thống, lôgic, giúp cho học sinh cũng

nh mỗi chúng ta có vốn kiến thức tơng đối về điều chế các chất và sử dụng chính xác nguyên tắc điều chế chất

5 Nêu giải pháp mới, sáng tạo:

Với đối tợng chủ yếu của chúng ta là học sinh THCS, phạm vi chuyên đề có thể nói là tơng đối sát thực Khi áp dụng chuyên đề này chúng tôi thực hiện theo phơng pháp mới, dạy học nêu vấn đề lấy học sinh làm trung tâm để tự học sinh tìm ra kiến thức mới và tự lĩnh hội kiến thức đó:

Ví dụ: Điều chế Brôm:

Giáo viên giới thiệu phơng pháp điều chế Clo và các phản ứng hoá học minh hoạ, hớng dẫn Brôm có tính chất hoá học tơng tự Clo, từ đó học sinh rút ra phơng pháp điều chế brôm, rồi tự học sinh viết phơng trình điều chế và có thể giải thành thạobài tập có liên quan đến điều chế chất

V Hệ thống các ví dụ, bài tập cụ thể cùng lời giải minh hoạ cho chuyên đề:

A Bài tập có lời giải:

1 Bài 1:

Đề bài: Viết 7 PTHH điều chế muối kẽm clorua ZnCl2?

Dạng bài: điều chế muối

Phơng pháp: dựa vào 12 phơng pháp điều chế muối

Lời giải:

1. Zn + Cl2 → ZnCl2

2. Zn + CuCl2 → ZnCl2 +Cu

3. Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

4. ZnSO4 + BaCl2 → ZnCl2 + BaSO4

5. ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O

6. Zn(OH)2 + 2HCl → ZnCl2 + 2H2O

7. ZnCO3 + 2HCl → ZnCl2 + H2O + CO2

2 Bài 2

Đề bài: Hoàn thành 4 PTHH có dạng: BaCl2 + ? → NaCl +?

Dạng bài: Điều chế muối

Phơng pháp: Dụa vào tính chất hoá hoc của muối, chọn đúng điều kiện phản ứng hoá học xảy ra với muối,

Lời giải:

1 BaCl2 + Na2CO3 → BaCO3↓ + 2NaCl

2 BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2NaCl

3 BaCl2 + Na2SO3 → BaSO3 ↓ + 2NaCl

4 3BaCl2 + 2Na3PO4 → Ba3(PO4)2↓ + 6NaCl

3 Bài 3:

Đề bài: Hoàn thành các PTPƯ:

Fe + A → FeCl2 + B↑

B + C → A FeCl2 + C → D

D + NaOH → Fe(OH)3 + E Xác định các chât A,B,C,D,E và viết các PTHH?

Dạng bài: Điều chế chất bằng cách biện luận đơn giản

Phơng pháp: Tự biện luận theo đúng điều kiện bài ra, chọn đúng chất và viết đợc 4 PTHH

Lời giải: - Xác định chất: A: H2

B: HCl C: Cl2

D: FeCl3

E: NaCl

- Viết các PTHH:

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑

H2 + Cl2 → 2HCl 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3

FeCl3 +3NaOH → Fe(OH)3 + 3NaCl

4 Bài 4

Đề bài : Tiến hành điện phân (có màng ngăn) 500ml dung dịch chứa hỗn hợp

HCl 0,02M và NaCl 0,2M

Sau khi thấy thoát ra 0,448 lít khí màu vàng lục (ở đktc) thì ngừngđiện phân

a, Lấy dd thu đơc sau điện phân, cho thêm 1 ít quỳ tím vào, quỳ tím chuyển sang màu gì?

b, Cần thêm bao nhiêu ml dd HNO3 0,1M để quỳ trở lại màu tím?

Dạng bài: Điều chế chất bằng phơng pháp điện phân

Phơng pháp: Đàm thoại, nêu và giải quyết vấn đề

Lời giải:

a, HCl sẽ bị điện phân trớc:

2HCl → H2↑ + Cl2↑ (1) Sau khi HCl điện phõn hết thỡ NaCl cũng bị điện phõn:

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2↑ + Cl2↑ (2)

- Theo bài ra: nHCl = 0,5 x 0,02 = 0,01mol

nNaCl = 0,5 x 0,2 = 0,1mol

nCl2 = 0,448/22,4 =0,02mol

- Theo PT (1): nCl2 = 1/2 nHCl = 0,005mol

Theo PT (2) nCl2 = 0,02 - 0,005 = 0,015mol

Do đú: nNaOH = nNaCl = 0,02mol → nNaCl dư = 0,1 - 0,03 = 0,07m0l Vậy: dd sau phản ứng gồm NaOH và NaCl dư nờn quỳ tớm hoỏ xanh

b, Dựng HNO3 0,1M để trung hoà xảy ra phản ứng:

HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O (3)

Theo PT (3): nHNO3 = nNaOH = 0,03mol

→ V HNO3 = 0,03/0,1 = 0,3lớt = 300ml

5, Bài 5:

Đề bài: Tớnh hiệu suất toàn bộ quỏ trỡnh điều chế H2SO4 từ FeS2 Biết đi

từ 12 tấn FeS2 thỡ được 30 tấn dd H2SO4 49%?

Dạng bài điều chế chất cú liờn quan đến hiệu suất phản ứng

Phương phỏp giải: Điều chế chất và tớnh theo hiệu suất phản ứng

Lời giải:

- Các PTHH điều chế:

4FeS2 + 11O2to→ 2Fe2O3 + 8SO2 (1)

2SO2 + O2 →xt2SO3 (2)

SO3 + H2O → H2SO4 (3)

Từ (1,2,3) ta có: FeS2 → 2SO2 → 2SO3 → 2H2SO4

120g 196g

↔120 tấn 196 tấn

↔12 tấn 19,6 tấn

- Khối lương H2SO4 thu được = 30 x 49% = 14,7 tấn

- Vậy hiệu suất của toàn bộ quá trình điều chế là: H = 14,7/19,6 = 75%

B, Bài tập tự giải:

1, Bài 1:

Cho 5,05g hỗn hợp gồm Kali và 1 kim loại kiềm tác dụng hết với nước Sau phản ứng cần dùng hết 250ml dd H2SO4 0,3M để trung hoà hoàn toàn dd thu được Xác định kim loại kiềm biết rằng tỷ lệ khối lượng nguyên tử của kim loại kiềm chưa biết và Kali trong hỗn hợp lớn hơn 1/4

2, Bài 2:

Hoàn thành sơ đồ biến hoá sau:

KClO3→ toA + B

A + MnO2 + H2SO4 → C+ D + E + F

A→đpncG + C

G + H2O → L+M

C+Lto→ KClO3 + A + F

3, Bài 3:

Có hỗn hợp 3 chất rắn Mg, Al, Al2O3 Nếu cho 9g hỗn hợp trên tác dụng với dd NaOH dư sinh ra 3,36 lít H2 (đktc) Nếu cũng cho lượng hỗn hợp trên tác dụng với dd HCl dư sinh ra 7,84 lít H2 (đktc)

a, Viết các PTPƯ

b, Tính số gam từng chất trong hỗn hợp đầu

c, Tính thể tích dd NaOH 2M cần dùng cho thí nghiệm trên.

4, Bài 4.

Từ dd HCl và CaCO3, viết các PTPƯ để điều chế 11 chất khác nhau trong

đó có 4 đơn chất

5, Bài 5:

a, Người ta có thể điều chế khí HF bằng các cho H2SO4 đặc tác dụng với CaF2 được không? viết PTPƯ?

b, Tại sao người ta không đựng axit HF trong chai lọ thuỷ tinh?

VI KẾT QUẢ TRIỂN KHAI CHUYÊN ĐỀ TẠI ĐƠN VỊ NHÀ

TRƯỜNG:

1, Quá trình áp dụng của bản thân:

Học xong sư phạm từ khi được đứng trên bục giảng với vai trò người thầy tôi đã cảm thấy rất tâm đắc với chuyên đề này bởi ngay từ buổi đầu ấy tôi đã nhận thức được rằng: Kiến thức về khoa học hoá học cũng như các môn khoa học khác cần cực kỳ chính xác, hơn thế nữa với bộ môn khoa học thực nghiệm này càng cần kiến thức thực tế Tội có ý tửng xây dựng chuyên đề này từ nhiều năm trước đây, xong mới ra trường còn hạn chế về kiến thức thực tế mà nặng về kiến thức sách vở Đến hôm nay, sau nhiều năm nghiên cứu cùng quá trình giảng dạy đối với học sinh, tôi thấy các em hiểu bài và thực sự hứng thú học tập

bộ môn Mỗi phương pháp điều chế tôi đưa ra được học sinh áp dụng nhanh, thành thạo và có hiệu quả Kết quả là, liên tục trong nhiều năm nay tôi luôn có học sinh giỏi cấp huyện, nhiều học sinh giỏi cấp tỉnh, điều đặc biệt là điểm thi học sinh giỏi luôn sát đích nếu trúng vào chuyên đề này Đây cũng là nguồn động viên, khích lệ tôi yên tâm công tác hơn, yêu đối tượng học sinh của mình

và ngày càng có ý thức phấn đấu hơn nữa

2, Bài học kinh nghiệm:

Thực tế sau nhiều năm giảng dạy giúp tôi vỡ ra rất nhiều vấn đề, đặc biệt

là năm nào tôi cũng được phân công phụ trách đội tuyển học sinh giỏi của

huyện, nhiều lúc tôi vui mừng phấn khởi và có phần tự hào song đôi khi kết quả mang lại đi ngược với dự tính, bởi khâu truyền tải, với thầy cảm thấy là nhuần

nhuyễn song khi tới trò thì quả là một quá trình cực kỳ khó khăn, có khi kết quả đem lại quá bất ngờ, đến hững hụt Vì vậy điều tôi muốn nói ở đây là giảng dạy chuyên đề này cũng như công việc bồi dưỡng học sinh giỏi hoá học là một quá trình cực kỳ gian nan chứ không phải đơn giản mà có được Vậy thì bản thân mỗi chúng ta hãy không ngừng tư duy sáng tạo để góp phần phát minh dù là rất nhỏ kiến thức mà mình tìm được, phương pháp tối ưu mà mình biên soạn, cải tiến được, để góp phần nhỏ bé của mình đối với sự nghiệp giáo dục đào tạo cũng như vào công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước

PHẦN III KẾT LUẬN

Thực tế khi xây dựng chuyên đề này tôi đã dựa trên cơ sở lý luận thực tiễn

và kết quả học tập của học sinh mỗi năm Trong nhiều năm liền, tôi luôn có học sinh giỏi cấp huyện, nhiều học sinh giỏi cấp tỉnh, nhiều niềm vui do chính học sinh minh mang đến

Cuối cùng, điều tôi muốn nói cũng là những băn khoăn trăn trở của mỗi người làm chuyên đề Việc biên soạn chuyên đề với tôi là hết sức tỉ mỉ, cẩn thận song không thể tránh khỏi những thiếu sót ngoài ý muốn; một lần nữa rất mong nhận được những ý kiến xây dựng quý báu của đồng nghiệp và của các em học sinh

Tôi xin chân thành cảm ơn