SKKN một số pp giải bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng (bậc 4 cấp tỉnh)

A- ĐẶT VẤN ĐỀ:I, Lý do chọn đề tài : Trong công tác giảng dạy Hoá học, nhiệm vụ chính của giáo viên là truyềnthụ kiến thức cơ bản cho học sinh, rèn luyện các kỹ năng, thao tác thực hành

A- ĐẶT VẤN ĐỀ:

I, Lý do chọn đề tài :

Trong công tác giảng dạy Hoá học, nhiệm vụ chính của giáo viên là truyềnthụ kiến thức cơ bản cho học sinh, rèn luyện các kỹ năng, thao tác thực hành thínghiệm, giúp học sinh nắm vững được kiến thức sách giáo khoa Song bên cạnh

đó, một nhiệm vụ không kém phần quan trọng là đào tạo và bồi dưỡng nhân tài chođất nước Nhiệm vụ đó được cụ thể hoá bằng kiến thức mà các em có được khivào học các ban khoa học tự nhiên ở THPT và thành tích các em thi vào các trườngchuyên Tỉnh và Bộ

Cấu trúc đề thi học sinh giỏi chủ yếu là câu hỏi và bài tập nâng cao, nhằmchọn đúng đối tượng học sinh khá giỏi Trong Hoá học cơ sở lượng kiến thứcmang tính bao quát, tổng thể của chương trình Hoá học phổ thông nên bài tập nângcao có thể phát triển ở nhiều dạng Trong số đó, một dạng bài tập mà ta thườngxuyên gặp trong cấu trúc đề thi học sinh giỏi là: “Xác định công thức hoá học củachất”

II- Mục đích, nhiệm vụ của đề tài:

Trước tình hình chung hiện nay Việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào sảnxuất và đời sống ngày nay càng phát triển mạnh và mở rộng Do đó việc cải thiệncác trang thiết bị, dụng cụ máy móc Việc đưa công nghệ tiên tiến vào mọi lĩnh vựcnhằm phát triển kinh tế, bảo vệ an ninh quốc phòng là rất cần thiết

Để đạt được mục tiêu đó thì mỗi quốc gia phải định hướng đào tạo nhân tài

từ trong trường học theo các chuyên ngành khác nhau Chuyên ngành hoá học làmột trong những chuyên ngành có nhiều ứng dụng trong thực tiễn cuộc sống Nóphục vụ cho nhiều chuyên ngành khác phát triển Vì vậy một việc rất cần thiết làngay từ cấp cơ sở trong hệ thống trường học phổ thông nên hình thành và đào tạokhối mũi nhọn bộ môn hoá học

III Phạm vi và đối tượng nghin cứu:

- Qua quá trình nghiên cứu đã giúp tôi hoàn thiện hơn về công tác bồi dưỡng họcsinh giỏi cũng như khắc sâu kiến thức cho các em trong chương trình THCS

- Đối với học sinh: Giúp các em biết phân chia đề ra từng dạng nhỏ và định hướngđược phương pháp giải loại bài tập này

IV Phương pháp nghin cứu:

Đây là dạng bài tập khó luôn làm vướng mắc học sinh, bởi vậy để các em tháo gỡđược vướng mắc này, trong quá trình dạy bồi dưỡng tôi đã tìm hiểu, nghiên cứu

đưa ra phương pháp giải Cách thức khai thác suy luận lô gíc để loại trừ các trườnghợp và chọn được tên chất, đây cũng là dạng thường xuyên bắt gặp trong quá trìnhcác em làm bài tập trong các tài liệu nâng cao chương trình THCS

Theo tôi, có thể phân chia dạng này thành hai dạng bài tập nhỏ như sau:1- Xác định chất dựa vào thành phần định tính

2- Xác định chất dựa vào thành phần định lượng

Ở đây tôi chỉ xin trình bày cụ thể hoá dạng bài tập xác định chất dựa vào sựphân tích định lượng

B - GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

I- Cơ sở lý luận:

Mặc dù vậy trong bộ môn Hoá học nói riêng, khi giải đề thi học sinh giỏi các emvẫn còn nhiều vướng mắc Đặc biệt là khi gặp bài tập dạng xác định chất dựa vào

sự phân tích thành phần định lượng C th kh o sát v ch t lụ thể khảo sát về chất lượng làm bài ể khảo sát về chất lượng làm bài ảo sát về chất lượng làm bài ề chất lượng làm bài ất lượng làm bài ượng làm bàing l m b iàm bài àm bài

d ng n y khi ch a áp d ng àm bài ư ụ thể khảo sát về chất lượng làm bài đề chất lượng làm bài àm bài àm bài t i n y v o gi ng d y nh sau ( àm bài ảo sát về chất lượng làm bài ư Đối với 30 em ới 30 emi v i 30 em

h c sinh)ọc sinh)

Cách giải khoa học và đúng kết

quả

giải không khoa học nhưng đúng kết quả

Không giải được và giải sai

Số

lượng

II Cơ sở thực tiễn:

Nguyên nhân dẫn đến thực tiễn đó Một số nguyên nhân cơ bản là:

- Đây là dạng bài tập khó không có cách giải mẫu mực

- Khả năng tư duy suy luận lô gíc của học sinh còn chưa cao và không tìmtòi

- Việc nắm kiến thức cơ bản của học sinh còn chưa chắc chắn

- Kỹ năng giải bài tập dạng này chưa cao

- Đây là dạng bài tập ít thấy trong quá trình học ở SGK nên đều mới với giáoviên và HS

III Nội dung đề tài:

Kỹ năng được hình thành là do rèn luyện, vậy rèn luyện học sinh ở dạng bàitập này là như thế nào? Theo tôi nên phân chia nhỏ dạng để học sinh dễ tiếp cậnnắm được cách giải cụ thể Dạng này tôi chia làm hai dạng nhỏ như sau:

a) Dựa vào thành phần định lượng để xác định các chất trên chuỗi phản ứngchữ cái.

b) Phân tích định lượng, dựa vào phản ứng hóa học để xác định một (hoặcvài chất trong hỗn hợp)

Ở mỗi dạng đều giới thiệu những bước cơ bản để học sinh định hướng giải

* Yêu cầu:

+ Nắm vững tính chất lý hoá của các chất đã học

+ Nắm chắc cách giải bài tập cơ bản

+ Chịu khó tư duy lô gíc - sáng tạo khi giải Vận dụng linh hoạt nhiềuphương pháp

* Lưu ý: Các ví dụ đều lấy trong các đề luyện thi học sinh giỏi

1- Dạng bài tập dựa vào thành phần định lượng để xác định các chất trênchuỗi phản ứng chữ cái

Một số ví dụ cụ thể.

Bài tập 1: Khi nung nóng một lượng cân của một chất rắn A tạo ra 0,6 g chất rắn

B và khí C Sản phẩm B của sự phân huỷ được mang hoà tan hoàn toàn vào nướctạo ra dung dịch chứa 0,96g chất G dư Sản phẩm khí C cho đi qua dung dịch chất

Đ dư tạo ra 2,76g chất E Khi cho tương tác dung dịch nước của chất này với chất

G tạo ra chất A và Đ Hãy cho biết các chất A, B, C, Đ, G, E là những chấtnào.Viết phương trình phản ứng tương ứng

Hướng dẫn: (ở đây tôi không giải cụ thể mà chỉ hướng dẫn học sinh tìm tòi

lời giải)

- Giáo viên hướng dẫn cho học sinh phân tích đề, ví dụ: Nhiệt phân chất

A  B ( rắn) + C ( khí), thì A thuộc loại hợp chất nào? (A phải là muối bị phân

huỷ)

Hơn nữa B + H2O  d2 G, suy ra (B là oxit bazơ và C là một oxit axit)

B là Oxit của nhóm kim loại nào ? ( B phải là Oxit của kim loại kiềm hoặc kiềm thổ, vì các bazơ khác không tan), d2 G thuộc loại hợp chất nào? (kiềm)

Cách gi ả i :

- Dựa v o dàm bài ữ kiện đề cho, ( đặc biệt lưu ý đến tỉ lệ về lượng) để lập ra

sơ đồ mối quan hệ giữa các chất, tính toán định lượng liên quan

- Phân chia trường hợp ( kết hợp với phân tích định tính) để loại trừ cáchợp chất có liên quan, tìm ra tên các chất

- Viết phương trình biểu diễn mối quan hệ các chất



O M

M

02 , 0

6 , 0

- Vì B có 2 khả năng nên phân chia trường hợp

* Trường hợp 1: B là Oxit của kim loại kiềm

+ Suy nghĩ gì về lượng của B và G? (tìm được lượng nước)

+ Lập tỷ lệ số mol theo lượng nước ? (theo phản ứng (*))

1 mol M2O  1 mol H2O+ Từ số mol, khối lượng B, tìm ra M?

* Trường hợp 2: B là oxit của kiềm thổ

- Thực hiện tương tự trường hợp 1  M = 14 (loại)

Vậy A là muối của Li, nhưng A thoã mãn những muối nào?

( A có thể là Li2CO3 hoặc Li2SO3, vì các muối còn lại của Li không phân

huỷ)

Suy ra các chất B, C, G ?

+ Dung dịch Đ tác dụng được với

CO2 hoặc (SO2) thì Đ là những chất nào?

+ Xét các trường hợp của Đ và của C

4) M2(SO3)n + SO2 + H2O 

khi xét các trường hợp trên, dựa vào lượng của C và Đ

Suy ra khối lượng mol của kim loại M

76 , 2

n = 2;n = 3 đều loại+ Các trường hợp còn lại xét tương tự, kết quả đều không phù hợp suy ra Đ

Vì Li2CO3 ít tan hơn K2CO3 nên phản ứng (4) xảy ra

Bài tập 2: Ba nguyên tố A, B, X thuộc cùng 1 nhóm các nguyên tố của hệ thốngtuần hoàn, tổng số thứ tự của 2 nguyên tố đầu và cuối trong bảng hệ thống tuầnhoàn là 76 Muối của axit nitric được tạo thành từ các nguyên tố đó, thường sửdụng để nhuộm màu lửa của pháo bông, pháo hoa thành màu đỏ và dung dịch của

nó có môi trường trung tính Xác định các nguyên tố A,B, X và vị trí của nó trongbảng hệ thống tuần hoàn

Hướng dẫn:

- Khi giải học sinh cần phải chú ý đến các đặc tính như: Màu lửa, môitrường trung tính, tổng số thứ tự trong bảng hệ thống tuần hoàn

+ Muối ( - NO3) của A, B, X có môi trường trung tính thì

A, B, X phải thuộc loại nào?

n = 1

M = 39  Kali

+ STT (A) + STT(X) = 76suy ra STT của các kim loại < 76 + Màu lửa đỏ để nhuộm pháo bông là Stronti(Sr) = 38

+ Trong nhóm II A chỉ có STT ( Ca) + STT ( Ba) = 20 + 56 = 76

Vật A là Ca, B là Sr, X là Ba2- Dạng bài tập xác định công thức phân tử của một chất dựa vào sự phân tích định lượng

Bài tập 1:

Hợp chất được tạo thành bởi 3 nguyên tố có khối lượng 10,8g, người ta xử

lý cẩn thận bằng Cl2 Khi đó thu được hỗn hợp 2 muối Clorua và Hydroclorua mà

từ đó có thể điều chế được 400 g dung dịch HCl 7,3% Khối lượng tổng của 2 muốiClorua tạo thành là 38,4g Xác định công thức của hợp chất đầu Nếu biết mộttrong các nguyên tố có phần khối lượng trong hợp chất đều là 42,6%, còn trongclorua của nguyên tố đó 39,3%

- B4: Dựa v o tàm bài ỷ lệ về lượng để lập ra công thức cần tìm

* Chú ý: Trên đây chỉ l 4 bàm bài ước cơ bản được đúc rút từ kinh nghiệm thực tếkhi giải đề thi, trong khi l m càm bài ần phải linh hoạt để khai thác các dữ kiện v àm bàikết hợp nhiều phương pháp mang tính sáng tạo để giải

- Khi xử lý hợp chất bằng Cl2 tạo ra HCl - Hợp chất có nguyên tố H

- Giả sử hợp chất có dạng AxByHz

- Ta có mHCl = 400 x 7,3% = 29,2(g)

 nHCl = 3629,,52 = 0,8(mol)

 nH = 0,8(mol)  mH = 0,8 (g)

Khối lượng của nguyên tố A và B là 10,8 - 0,8 = 10(g)

Giả sử trong hợp chất đầu nguyên tố A chiếm 42,6 % ta có:

) ( 6 , 4 100

6 , 42 8 ,

M

A A

100

3 , 39 5 ,

+ Các giá khác đều không thoã mãn

Vậy trong hợp chất đầu phải có Na

 nA = nNa =

23

6 , 4

4 , 5

m M

M

B B

5 ,



+ m = 1  MB = 9  B là Beri ( Be) khi đó hợp chất có dạng:

NaxBeyHz  hợp chất này không tồn taị

+ m = 2  MB = 18 (loại)

+ m = 3  MB = 27  B là Al khi đó hợp chất có dạng: NaxAlyHz

Số mol Al là: nAl =

27

4 , 5

= 0,2 (mol)

Ta có: x : y : z = 0,2 : 0,2 : 0,8 = 1 : 1 : 4

Vậy Công thức hợp chất là: NaAlH4

Các giá trị khác của m không thoã mãn

Bài tập 2 : Dùng 1,568 l H2 phản ứng đủ với 4 g hỗn hợp hai Oxit thu được mgam hai kim loại A và B Cho m gam A và B ở trên vào dung dịch HCl dư tạo ra0,896l H2 và còn 0,64g kim loại A hoá trị II Cho A phản ứng hết với H2SO4 đặcnóng thu được 0,224l SO2 (Các thể tích khí đo ở đktc)

508 , 1

01 , 0

64 , 0

896 , 0

mol



- Phản ứng B với HCl là:

4 , 22

Bài tập 3: Có hai chất khí A và B

+ Công thức hoá học của A có dạng C2xHy và của B có dạng CxH2x

+ Tỉ khối của A đối với không khí là 2; của B đối với A là 0,482

Hãy xác định công thức hoá học của các chất khí A và B đó

 24x + y = 58

Một hợp chất vô cơ AxByCz có chứa về khối lượng A l a% ; % khàm bài ối

lượng B l b%; % khàm bài ối lượng C l c% Ta có tàm bài ỷ lệ về số mol các nguyên tố:

x: y : z =

c B

c M

b M

a

: :

Trong đó a, b, c l th nh phàm bài àm bài ần % khối lượng các nguyên tố trong hợp chất

MA, MB, Mc l khàm bài ối lượng mol nguyên tử các nguyên tố

- Với các hợp chất vô cơ tỷ lệ tối giản giữa x, y, z thường cũng l àm bàigiá trị các chỉ số cần tìm

Bài tập1: Phân tích một hợp chất vô cơ A có thành phần % theo khối lượng của Đồng là 40% ; Lưu huỳnh 20% và Oxy là 40%

Xác định công thức hoá học của A

Giải:

Vì % Cu + % S + % 0 = 40 + 20 + 40 = 100%

Nếu A chỉ có Cu, S và O Gọi công thức của A là: CuxSy0z

Ta có tỷ lệ số mol các nguyên tố Cu; S; 0 là :

32

20 : 64

40 0

% :

% :

%

0



M M

S M

Cu

S Cu

= 0,625 : 0,625 : 2,5 = 1: 1: 4

Bài tập 2: Đốt cháy hoàn toàn 13,6g hợp chất A, thì thu được 25,6 g S02 và 7,2g

H20 Xác định công thức A

Giải:

Hợp chất A có nguyên tố là S và H (vì khi đốt tạo ra S02 và H20 ) và có thể

có oxy Theo đề ta có khối lượng nguyên tố S và H là

0

ms = 0,4 32 = 12,8 (g)

) ( 8 , 0

; 8 , 0 4

, 0 18

2 , 7 0

Tổng khối lượng 2 nguyên tố S và H là: 12,8 + 0,8 = 13,6 (g)= mA

Vậy A không có Oxi Gọi công thức Sx Hy ta có x : y = 0,4 : 0,8 = 1: 2

Công thức đơn giản nhất của A là SH2 hay H2S

Bài tập3 : Một chất khí X gồm 75% Cacbon và 25% Hiđrô về khối lượng có tỉ khốiđối với không khí là O,552 Hãy tìm thể tích không khí vừa đủ để đốt cháy 13,44 lítkhí X (đktc)

Cách 1: Các khối lượng của các nguyên tố trong một hợp chất thì tỉ lệ với nhau

75 16







y

Suy ra công thức hoá học của chất X là CH4 (Mê tan)

Phương trình hoá học của CH4 (Mê tan) :

Phương trình (*) trong toán học được gọi là phương trình nghiệm nguyên

Bài tập 4: Đốt cháy hoàn toàn 0,44g một chất A (Gồm các nguyên tố C, H và O )

người ta thu được hỗn hợp B

Cho hỗn hợp khí lần lượt đi qua hai cái bình :

+ Bình thứ nhất chứa Điphôtpho pentaoxit P2O5 làm bình này tăng lên 0,36g

+ Bình thứ 2 chứa Kali hiđrôxit KOH làm bình này tăng lên 0,88g

1 Tìm thành phần phần trăm về khối lượng của hỗn hợp A biết rằng P2O5 hút

2 Viết công thức hoá học của chất A biết khối lượng mol của A là 88g

Giải

1 Giả sử một phân tử chất A gồm x nguyên tử C, y nguyên tử H và z nguyên tử O với x, y, z  N*

Ta có công thức hoá học của chất A là : CxHyOz

Ta có phương trình hoá học của phản ứng cháy:

4 CxHyOz + (4x + y - 2z )O2 t o 4xCO2 + 2yH2O

+ Bình thứ nhất nặng thêm 0,36g nghĩa là khối lượng nước sinh ra sau phản ứng là0,36g vì P2O5 hút nước.

+ Bình thứ hai nặng thêm 0,88g nghĩa là khối lượng CO2 sinh ra sau phản ứng là0,88g vì CO2 tan trong KOH

Do đó ta có khối lượng C có trong 0,44g chất A là :

mc =

44

88,0

= 0,04 (g)+ Khối lượng ôxi : mo = 0,44 - (0,24g + 0,04g) = 0,16 (g)

Ta suy ra thành phần phần trăm về khối lượng trong chất A :

C% = 100% 54,54%

44,0

24,0





H% = 100% 9,09%

44,0

04,0





O% = 100 % 36 , 36 %

44 , 0

16 , 0





2 Ta có :

36,36

1609

,954,54

54,5412

36,3616

MA = 88g  12x + y + 16z = 88

 12 2z + 4z + 16z = 88

 z = 2  x = 4 ; y = 8

Do đó ta có công thức hoá học của chất A là : C4H8O2

Có thể giải một cách khác như sau:

y C

.12

12

%



A M C

 x = 4

y =

100

88.09,9100

%



A

M H

 y = 8

z =

1600

88.36,36100

.16

%



A

M O

(Học sinh tự làm bài tập này)

Dạng 2: Tìm công thức hoá học một chất dựa vào phương trình phản ứng hoá học:

Bài tập 1: Hoà tan hoàn toàn 7,2g một kim loại hoá trị II bằng dung dịch HCl,

thu được 6,72 lít H2 ở (đktc) Xác định tên kim loại đã dùng

- Gọi a l sàm bài ố mol chất nói trên đã dùng Viết phương trình

phản ứng, đặt số mol a v o phàm bài ương trình v tính sàm bài ố mol các chất có

liên quan

- Lập hệ phương trình, giải hệ

Thế (2) vào (1) ta có A = 7,2 : 0,3 = 24 g

Vậy A là kim loại Mg

Bài tập 2: Hoà tan một lượng Oxit kim loại hoá trị II bằng dung dịch H2S04 10% vừa đủ thu được một dung dịch muối có nồng độ 11,8% Tìm tên Oxit đã dùng

36 , 24

) 996 (

8 , 11 ) 96 (

100 100

8 , 11 980 ) 16 (

96

Magie M

M M

a M

a

M a

Một số bài tương tự (các em tự giải)

Bài tập 3: Có hai chất khí A và B mà công thức hoá học của chúng theo thứ tự

là C2xHy và CxH2x Trộn 6ml khí A và 6ml khí B với 70ml 0xi trong một khí nhiên kế Cho nổ và làm lạnh, ta thu được 36ml CO2 và 13ml oxi Hãy xác định công thức hoá học của hai chất khí A và B đó

V1 =

2

) 8 ( 3 4

) 8 (





(ml)Theo phản ứng (2), thể tích oxi dùng để đốt cháy 6ml khí B là :

V1/ =

2

3

3 x  y

+ 9x = 57  42x + 3y = 114 (a)Theo (1), ta có thể tích CO2 sinh ra là :

V2 =

4

8

6 x

= 12x (ml)Theo (2), ta có thể tích CO2 sinh ra là :

V2 /=

2

6

2x

= 6x (ml)Thể tích CO2 sinh ra trong ống nghiệm sau phản ứng là 36ml :

V2 + V2 / = 18x = 36  x = 2

Thay x = 2 vào (a), ta có y = 10

Vậy: Công thức hoá học của các chất khí A và B theo thứ tự là C4H10; C2H4

Bài tập 4: Cho vào một khí nhiên kế 10ml chất khí A (gồm C và H ) và oxi dư Cho

nổ và làm lạnh, thể tích hỗn hợp thu được sau phản ứng giảm 30 ml, phần còn lại cho

đi qua bình đựng KOH thì thể tích hỗn hợp lại giảm thêm 40 ml nữa

Hãy xác định công thức hoá học của hỗn hợp A đó

Giải:

Giả sử một phần tử chất khí A gồm x nguyên tử C liên kết với y nguyên tử H,

Với x, y  N*

Công thức hoá học của A có dạng CxHy

Phương trình hoá học của phản ứng cháy:

4CxHy + (4x + y)O2 t o 4xCO2 + 2yH2O

4mol 4xmol 2ymol

2 y

= 30  y = 6

Ta biết khí CO2 hoà tan vào KOH nên ta có thể tích CO2 sinh ra là: