SKKN phương pháp giải bài toán CO2 tác dụng với dung dịch kiềm

Dựa trên yêu cầu đó khi dạy học môn Hoá lớp 11 tôi đã giúp HS có phương pháp giải bài tập về khí CO2 tác dụng với dung dịch kiềm theo phương pháp giải toán thông thường và phương pháp đồ

MỤC LỤC

Trang

Mục lục……… 1

Một số từ viết tắt 2 Phần I MỞ ĐẦU 3 1 Lời giới thiệu……… 3

2 Tên sáng kiến:……… 3

3 Tác giả sáng kiến:……… 3

4 Chủ đầu tư sáng kiến………. 3

5 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến……… 3

6 Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu hoặc áp dụng thử……… 3

7 Mô tả bản chất của sáng kiến: ……… 3

PHẦN II: NỘI DUNG 4 I Lý thuyết cần nhớ 4 I.1 Bài toán CO2 tác dụng với NaOH, KOH ……… 4

I.2 Bài toán CO2 tác dụng với dung dịch Ca(OH)2, Ba(OH)2……… 4

I.3 Bài toán CO2 tác dụng với hỗn hợp kiềm NaOH, Ca(OH)2……… 5

II BÀI TẬP MINH HOẠ II.1 Bài toán CO2 tác dụng với NaOH, KOH……… 6

II.1.1: Lập được tỉ lệ T……… 7

II.1.2: Không lập được tỉ lệ T……… 7

II.2 Bài toán CO2 tác dụng với Ca(OH)2, Ba(OH)2……… 7

II.2.1: Lập được tỉ lệ T……… 7

II.2.2: Không lập được tỉ lệ T……… 9

II.2.3: Phương pháp đồ thị……… 10

II.3 Bài toán CO2 tác dụng với hỗn hợp kiềm NaOH, Ca(OH)2……… 13

II.3.1: Lập được tỉ lệ T……… 13

II.3.2: Không lập được tỉ lệ T……… 13

II.3.3: Phương pháp đồ thị……… 13

III BÀI TẬP TỰ GIẢI 16 Phần III : KẾT LUẬN 19 8 Những thông tin cần được bảo mật (nếu có)……… 19

9 Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến:……… 19

10 Đánh giá lợi ích thu được……… 19

11 Danh sách những tổ chức/cá nhân đã tham gia áp dụng thử hoặc áp

MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT

1 GV: Giáo viên

2 HS: Học sinh

3 PTPU: Phương trình phản ứng

4 PT: Phương trình

BÁO CÁO KẾT QUẢ

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN

Phần I: MỞ ĐẦU

1 Lời giới thiệu

Đào tạo thế hệ trẻ trở thành những người năng động sáng tạo, độc lập tiếp thu tri thức là một vấn đề mà nhiều nhà giáo dục đã và đang quan tâm trong giai đoạn lịch

sử hiện nay Đổi mới phương pháp dạy học được hiểu là tổ chức các hoạt động tích cực cho người học Từ đó khơi dậy và thúc đẩy lòng ham muốn, phát triển nhu cầu tìm tòi, khám phá, chiếm lĩnh trong tự thân của người học từ đó phát triển, phát huy khả năng tự học của họ Trước vấn đề đó người giáo viên cần phải không ngừng tìm tòi khám phá, khai thác, xây dựng hoạt động, vận dụng, sử dụng phối hợp các phương pháp dạy học trong các giờ học sao cho phù hợp với từng kiểu bài, từng đối tượng học sinh, xây dựng cho học sinh một hướng tư duy chủ động, sáng tạo

Hiện nay, hình thức thi trắc nghiệm đang được thực hiện phổ biến, rộng rãi trên toàn quốc trong các môn học Muốn làm nhanh bài trắc nghiệm thì HS phải có phương pháp giải nhanh các bài toán Dựa trên yêu cầu đó khi dạy học môn Hoá lớp 11 tôi đã giúp HS có phương pháp giải bài tập về khí CO2 tác dụng với dung dịch kiềm theo phương pháp giải toán thông thường và phương pháp đồ thị

2 Tên đề tài "Phương pháp giải bài toán CO 2 tác dụng với dung dịch kiềm"

3 Tác giả sáng kiến:

- Họ và tên: Ngô Thị Hiền

- Địa chỉ tác giả sáng kiến: Trường THPT Sáng Sơn – Vĩnh Phúc

- Số điện thoại: 0983.495.914

E_mail: ngothihiengvc.3songlo@vinhphuc.edu.vn

4 Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến: Ngô Thị Hiền

5 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Môn Hoá lớp 11

6 Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu hoặc áp dụng thử: 01/10/2016

7 Mô tả bản chất của sáng kiến:

Phần II: NỘI DUNG

I Lý thuyết cần nhớ

I.1 Bài toán CO 2 tác dụng với NaOH, KOH

Khi cho CO2 tác dụng với dung dịch KOH, NaOH có thể xảy ra các phản ứng sau:

Trường hợp 1: Biết số mol các chất tham gia phản ứng

Khi bài toán cho biết số mol NaOH và CO2 tham gia phản ứng thì trước tiên phải lập tỉ

NaOH

CO

n T

n



Sau đó kết luận phản ứng xảy ra và tính toán theo dữ kiện bài toán Nếu T  1: Chỉ xảy ra phản ứng (1), muối thu được chỉ có NaHCO3

Nếu 1 < T < 2: Xảy ra cả phản ứng (1) và (2), sản phẩm thu được có 2 muối là NaHCO3 và Na2CO3

Nếu T  2: Chỉ xảy ra phản ứng (2), muối thu được chỉ có Na2CO3

(1) 1 (1) và (2) 2 (2)

T

NaHCO3 NaHCO3 + Na2CO3 Na2CO3

Chú ý: Khi T < 1 thì CO2 còn dư, NaOH phản ứng hết

Khi 1  T  2 : Các chất tham gia phản ứng đều hết Khi T > 2: NaOH còn dư, CO2 phản ứng hết

Trường hợp 2: Khi chưa biết số mol các chất tham gia phản ứng

Khi chưa biết số mol các chất tham gia phản ứng thì phải viết cả 2 phản ứng sau đó đặt

số mol của từng muối, tính toán số mol các chất trong phương trình phản ứng và tính toán

I.2 Bài toán CO 2 tác dụng với dung dịch Ca(OH) 2 , Ba(OH) 2

Khi cho CO2 tác dụng với dung dịch Ca(OH)2, Ba(OH)2 có thể xảy ra các phản ứng sau:

Ca(OH)2 + 2CO2 → Ca(HCO3)2 (1)

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O (2)

Trường hợp 1: Biết số mol các chất tham gia phản ứng

Khi biết số mol CO2 và Ca(OH)2 thì trước tiên phải lập tỉ lệ 2

OH CO

n T n



Sau đó kết luận

phản ứng xảy ra và tính toán theo dữ kiện bài toán tương tự như với bài toán kiềm 1 lần kiềm

Trưòng hợp 2 Khi chưa biết số mol các chất tham gia phản ứng

Với bài toán dạng này thường cho biết trước số mol của CO2 hoặc Ca(OH)2 và số mol CaCO3 Khi giải phải viết cả 2 phản ứng và biện luận từng trường hợp

TH1: Chỉ xảy ra phản ứng tạo kết tủa, n CO2 = n Ba OH( ) 2pu = n

TH2: Xảy ra cả 2 phản ứng tạo muối trung hoà (kết tủa) và muối axit n CO2 = 2

2

( )

Ba OH pu

n

- n

Chú ý: - Khi bài cho thể tích CO 2 và khối lượng kết tủa, yêu cầu tính lượng kiềm thì thường chỉ xảy ra 1 trường hợp và có 1 đáp án phù hợp

- Khi cho số mol kiềm và khối lượng kết tủa, yêu cầu tính thể tích CO 2 tham gia thì thường xảy ra 2 trường hợp và có 2 kết quả thể tích CO 2 phù hợp

I.3 Bài toán CO 2 tác dụng với hỗn hợp kiềm NaOH, Ca(OH) 2

Khi giả bài toán này phải sử dụng phương trình ion Các phản ứng xảy ra:

CO2 + OH → HCO 3 

(1) CO2 + 2OH

→ CO23 

Ca2+ + CO23 

Trường hợp 1: Biết số mol các chất tham gia phản ứng

Khi biết số mol CO2 và NaOH, Ca(OH)2 thì trước tiên phải lập tỉ lệ 2

OH

CO

n T n



Sau đó

kết luận phản ứng xảy ra và tính toán theo dữ kiện bài toán tương tự như với bài toán kiềm 1 lần kiềm

Trường hợp 2 Khi chưa biết số mol các chất tham gia phản ứng

Với bài toán dạng này thường cho biết trước số mol của CO2 hoặc kiềm và số mol kết tủa Khi giải phải viết cả 3 phản ứng và biện luận từng trường hợp

TH1: OH- dư, chỉ xảy ra phản ứng (2) và (3) Khi đó -

n = n - n

TH2: OH – và CO2 đều hết, xảy ra cả 3 phản ứng (1), (2) và (3), -

n = n - n

Lưu ý: Khi tính kết tủa phải so sánh số mol CO32

với Ca 2+ , Ba 2+ rồi mới kết luận số mol kết tủa.

3

CO Ca

thì n = n Ca 2+

3

CO Ca

thì n = n  CO 2 

II BÀI TẬP MINH HOẠ

II.1 Bài toán CO 2 tác dụng với NaOH, KOH

II.1.1: Lập được tỉ lệ T

Bài 1 Cho 5,6 lít CO2 (đkc) đi qua 164ml dd NaOH 20%(d = 1,22g/ml) thu được dd X.

Cô cạn dd X thì thu được bao nhiêu gam chất rắn?

Hướng dẫn:

nNaOH/nCO2 = 4 nên tạo muối trung hoà, NaOH dư 0,5mol

mc.r = m muối + m NaOH dư = 46,5g

Bài 2 Hấp thụ hoàn toàn 4,48 lít khí CO2(đktc) vào dd chứa 16g NaOH thu được dung

dịch X Tính khối lượng muối tan trong dd X

Hướng dẫn:

nNaOH/nCO2 = 3,33 nên phản ứng tạo muối trung hoà NaOH dư

m muối = 21,2 g

Bài 3 Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lít khí CO2 (đktc) vào 200 ml dung dịch NaOH 2M thu

được dung dịch X Tính khối lượng muối tan trong dd X

Hướng dẫn:

nNaOH/nCO2 = 2 nên phản ứng vừa đủ tạo muối trung hoà

m muối = 12,72 g

Bài 4 Hấp thụ hoàn toàn 5,04 lít khí CO2 (đktc) vào dd chứa 250 ml dung dịch NaOH

1,75M thu được dung dịch X Tính khối lượng muối tan trong dd X

Hướng dẫn:

nNaOH/nCO2 = 1.94 nên phản ứng tạo 2 muối

m muối = 26,095 g

Bài 5 Hấp thụ hoàn toàn 3,36 lít khí CO2 (đktc) vào dd chứa 12g NaOH thu được dung

dịch X Tính khối lượng muối tan trong dd X

Hướng dẫn:

nNaOH/nCO2 = 2 nên phản ứng tạo muối trung hoà

m muối = 15,9 g

Bài 6 Hấp thụ hoàn toàn 1,12 lít khí CO2 (đktc) vào 160 gam dung dịch NaOH 1% thu

được dung dịch X Tính khối lượng muối tan trong dd X

Hướng dẫn:

nNaOH/nCO2 < 1 nên phản ứng tạo muối axit, CO2 dư

m muối = 3,36 g

II.1.2: Không lập được tỉ lệ T

Bài 1 Hấp thụ hoàn toàn 15,68 lít khí CO2( đktc) vào 500 ml dd NaOH có nồng độ C

mol/lít Sau phản ứng thu được 65,4 gam muối Tìm C

Hướng dẫn:

Phản ứng tạo 2 loại muối

Tính nNaOH = 1mol

C = 2M

Bài 2 Cho 4,48 lít hỗn hợp khí A gồm SO2 và CO2 có tỉ khối so với hiđrô là 27 Tính thể

tích dung dịch NaOH 1M nhỏ nhất để hấp thụ hoàn toàn 4,48 lít hỗn hợp khí A

Hướng dẫn:

Tính thể tích dung dịch NaOH 1M nhỏ nhất để hấp thụ hoàn toàn 4,48 lít hỗn hợp khí A khi phản ứng vừa đủ tạo muối axit

nNaOH = n khí = 0,2 mol

V = 200ml

II.2 Bài toán CO 2 tác dụng với Ca(OH) 2 , Ba(OH) 2

II.2.1: Lập được tỉ lệ T

Bài 1 Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lít khí CO2 (đktc) vào 200 ml dung dịch Ca(OH)2 2M thu được dung dịch X Tính khối lượng muối tan trong dd X

Hướng dẫn:

nOH/nCO2 = 4 nên phản ứng tạo muối trung hoà Ca(OH)2 dư

m muối = 12g

Bài 2 Hấp thụ hoàn toàn 4,48 lít khí CO2(đkc) vào dd chứa 7,4g Ca(OH)2 thu được dung dịch X Tính khối lượng muối trong dd X

Hướng dẫn:

nOH/nCO2 = 1 nên phản ứng tạo muối axit

m muối = 16,2 g

Bài 3 Sục 0,336 lít CO2 (đktc) vào 1 lít dung dịch Ca(OH)2 0,01M thu được m gam kết

tủa Tính m và nồng độ các chất trong dung dịch sau phản ứng (giả thiết thể tích dung dịch không đổi trong quá trình phản ứng)

Hướng dẫn:

0,336

n = = 0,015mol; n = 1.0,01 = 0,01mol

22,4

2

CO

Ca(OH)

1 < = = 1,5 < 2



 xảy ra 2 phản ứng:

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O

x x x (mol)

Ca(OH)2 + 2CO2  Ca(HCO3)2

y y y (mol)

Ta được hệ:

x + y = 0,01

x = y = 0,005mol

x + 2y = 0,015







 m = 0,005.100 = 0,5 gam

Dung dịch sau phản ứng là dung dịch Ca(HCO3)2: M/Ca(HCO ) 3 2

0,005

1

Bài 4 Sục V lít khí CO2 (đktc) vào 100 ml dung dịch Ba(OH)2 0,1M Tính khối lượng

kết tủa thu được, nồng độ mol/l dung dịch sau phản ứng và thể tích khí thoát ra (nếu có) trong 2 trường hợp sau:

a V = 0,448 lít b V = 0,56 lít

Hướng dẫn:

0,448

n = = 0,02mol; n = 0,1.0,1 = 0,01mol

22,4

2

2

CO

Ba(OH)

= = 2



 Chỉ xảy ra phản ứng tạo muối axit vừa đủ (không có kết tủa và không thoát khí)

Ba(OH)2 + 2CO2  Ba(HCO3)2

0,01 0,02 0,01

3 2

M/Ba(HCO )

0,01

0,1

b CO2

0,56

n = = 0,025mol

22,4

2

2

CO Ba(OH)

= = 2,5



 Chỉ xảy ra phản ứng tạo muối axit (không có kết tủa, có thoát khí)

Ba(OH)2 + 2CO2  Ba(HCO3)2

0,01 0,02 0,01

3 2

M/Ba(HCO )

0,01

0,1

2

CO

V = (0,025 - 0,02).22,4 = 0,112 (lít)

II.2.2: Không lập được tỉ lệ T

Bài 1 Sục từ từ V lít khí CO2 (đktc) vào 200ml dung dịch Ca(OH)2 1M thu được 15 gam

kết tủa Tìm V

Hướng dẫn:

TH1: Chỉ xảy ra phản ứng tạo kết tủa, nCO2 = n Ca(OH)2pư = n k.tủa = 0.15mol V= 3,36L

TH2: Xảy ra cả 2 phản ứng tạo muối trung hoà (kết tủa) và muối axit

nCO2=2 n Ca(OH)2pư - n k.tủa = 0,25mol V= 5,6L

Bài 2 Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lít CO2 ( đktc ) vào 2,5 lit dung dịch Ba(OH)2 b mol/l, thu

được 15,76 gam kết tủa Tìm b

Hướng dẫn:

nCO2 > n k.tủa nên xảy ra 2 phản ứng

n Ba(OH)2pư = (nCO2 + n k.tủa )/2 = 0,1mol

C = 0,04M

Bài 3 Dẫn từ từ 112cm3 khí CO2 ( đktc ) qua 200 ml dung dịch nước vôi trong nồng độ a mol/l thì thấy không có khí thoát ra và thu được 0,1 gam kết tủa trắng Tìm a

Hướng dẫn:

nCO2 > n k.tủa nên xảy ra 2 phản ứng

n Ca(OH)2pư = (nCO2 + n k.tủa )/2 = 0,003 mol

C = 0,015M

Bài 4 Sục 0,336 lít khí CO2 vào 2 lít dung dịch Ca(OH)2 a mol/l thu được 1 gam kết tủa.

Tính a

Hướng dẫn:

n = = 0,01mol < n = = 0,015mol

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, được

2 3

3 2

2 2

Ca(OH) CaCO Ca(HCO )









0,0125

a = = 0,00625M

2



Bài 5 Sục V lít khí CO2 (đktc) vào 2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,01M thu được 1 gam kết

tủa Tính V

Hướng dẫn:

1

n = = 0,01mol < n = 0,01.2 = 0,02mol

TH1: Chỉ có phản ứng tạo kết tủa

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

0,01 0,01 0,01

2

CO

V = 0,01.22,4 = 0,224 (lít)



TH2: Xảy ra phản ứng tạo 2 muối

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, được

Ca(HCO ) Ca(OH) CaCO 3

2 2

CaCO Ca(OH) + CO

Ca(HCO )





2

CO

V = 0,03.22,4 = 0,672 (lít)



II.2.3 Phương pháp đồ thị

Dáng của đồ thị: Hình chữ V ngược đối xứng

Tọa độ các điểm quan trọng

+ Điểm xuất phát: (0,0)

+ Điểm cực đại(kết tủa cực đại): (a, a)[a là số mol của Ca(OH) 2]  kết tủa cực đại là a mol

+ Điểm cực tiểu: (2a, 0)

 Tỉ lệ trong đồ thị: 1:1

Bài 1: Sục từ từ đến dư CO2 vào dung

dịch Ca(OH)2 Kết quả thí nghiệm được

biểu diễn trên đồ thị như hình bên Giá trị

của a và b là

A 0,2 và 0,4 B 0,2 và 0,5.

C 0,2 và 0,3 D 0,3 và

0,4

nCaCO3

0,2

b

Hướng dẫn:

+ Từ tỉ lệ của đồ thị bài toán  a = 0,2 mol

+ Tương tự ta cũng có b = 2a = 0,4 mol

+ Vậy chọn đáp án A

Bài 2: Sục từ từ đến dư CO2 vào một cốc đựng dung dịch

Ca(OH)2 KQ thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị như

hình bên Khi lượng CO2 đã sục vào dung dịch là 0,85

mol thì lượng kết tủa đã xuất hiện là m gam Giá trị của

m là

A 40 gam B 55 gam.

C 45 gam D 35 gam.

nCO2

nCaCO3

a

(Hình 1) Hướng dẫn:

+ Từ đồ thị(hình 1)  a = 0,3 mol

+ Dễ thấy kết tủa cực đại = 0,3 + (1 – 0,3): 2 = 0,65 mol

+ Từ kết quả trên ta vẽ lại đồ thị(hình 2): Từ đồ thị này

suy ra khi CO2 = 0,85 mol  x = 1,3 – 0,85 = 0,45 mol

 m = 45 gam

nCO2

nCaCO3

0,65

x = ?

1,3

(Hình 2)

VD3: Sục CO2 vào 200 gam dung dịch Ca(OH)2 ta

có kết quả theo đồ thị như hình bên Tính C% của

chất tan trong dung dịch sau pư?

nCO2

nCaCO3

(Hình 1)

Hướng dẫn:

+ Ta có Ca(OH)2 = 0,8 mol

+ CO2 = 1,2 mol

+ Từ đồ thị(hình 2)  x = CaCO3↓ = 1,6 – 1,2 =

0,4 mol

+ Bảo toàn caxi  Ca(HCO3)2 = 0,8 – 0,4 = 0,4

 C% =

0,4.162

200 1,2.44 0.4.100  = 30,45%

nCO2

nCaCO3

x = ?

1,6

Bài 4 Sục 0,336 lít khí CO2 vào 2 lít dung

dịch Ca(OH)2 a mol/l thu được 1 gam kết tủa

Tính a

Hướng dẫn:

Áp dụng phương pháp đồ thị

Dễ thấy

2x - 0,015 = BC = AB = 0,01

x = 0,0125 (mol)



0,0125

a = = 0,00625M

2



Bài 5 Sục V lít khí CO2 (đktc) vào 2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,01M thu được 1 gam kết

tủa Tính V

Hướng dẫn:

Áp dụng phương pháp đồ thị

Dễ thấy

a = OE = BC = DE = AB = 0,01 (mol)

2

CO

V = 0,01.22,4 = 0,224 (lít)



b = OC - BC = 0,04 - 0,01 = 0,03 (mol)

2

CO

V = 0,03.22,4 = 0,672 (lít)



II.3 Bài toán CO 2 tác dụng với hỗn hợp kiềm

II.3.1: Tìm được T

Bài 1 Hấp thụ hoàn toàn 4,48 lít khí CO2 (ở đktc) vào 500 ml dung dịch hỗn hợp gồm

NaOH 0,1M và Ba(OH)2 0,2M sinh ra m gam kết tủa Tìm m

Hướng dẫn:

nOH/nCO2 >1 nên phản ứng tạo 2 muối

n k.tủa = nCO32- = 0,05mol

m k.tủa = 9,85 g

Bài 2 Cho 0,448 lít khí CO2 (ở đktc) hấp thụ hết vào 100 ml dung dịch chứa hỗn hợp NaOH

0,06M và Ba(OH)2 0,12M thu được m gam kết tủa Tìm m

Hướng dẫn:

nOH/nCO2 = 1,5 nên phản ứng tạo 2 muối

n k.tủa = nCO32- = 0,01mol

m k.tủa = 1,97 g

II.3.2: Không tìm được T

Bài 1 Hấp thụ hoàn toàn V lít khí CO2 (ở đktc) vào 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm

KOH 1M và Ca(OH)2 0,25M sinh ra 2,5 gam kết tủa Tìm V

Hướng dẫn:

n k.tủa = nCO32- = 0,025< n Ca2+ = 0,05 nên OH – và CO2 đều hết

Khi đó nCO2 = nOH - nCO32- = 0,125mol

V = 2,8 L

Bài 2 Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít khí CO2 (ở đktc) vào 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm KOH 1M và Ca(OH)2 aM sinh ra 2,5 gam kết tủa Tìm a

Hướng dẫn:

nCO2= 0,1 > n k.tủa = 0,025 nên OH – và CO2 đều hết

Khi đó nCO2 = nOH - n k.tủa = 0,1mol

nOH = 0,125 mol

nCa(OH)2 = 0,0125mol

a= 0,125M

II.3.3 Phương pháp đồ thị

Dáng của đồ thị: Hình thang cân

Tọa độ các điểm quan trọng

+ Điểm xuất phát: (0,0)