SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁTRƯỜNG THPT LÊ HOÀN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 11 GIẢI NHANH DẠNG BÀI TẬP “CACBON ĐIOXIT TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH KIỀM” Người thực hiện:
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT LÊ HOÀN
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 11 GIẢI NHANH DẠNG BÀI TẬP “CACBON ĐIOXIT TÁC DỤNG
VỚI DUNG DỊCH KIỀM”
Người thực hiện: Lê Văn Mạnh
Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc môn: Hóa học
THANH HÓA, NĂM 2020
Trang 2MỤC LỤC.
2 2 Thực trạng của vấn đề nghiên cứu 3
2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm. 15
Trang 3
1 Mở đầu:
1.1 Lý do chọn đề tài:
Trong quá trình học tập, nghiên cứu và giảng dạy bộ môn hóa học tôi thấy: môn hóa học trong trường phổ thông là môn khó, kiến thức rộng, nếu không có những bài giảng và phương pháp hợp lí, phù hợp với thế hệ học trò thì dễ làm cho học sinh thụ động trong việc tiếp thu, cảm nhận Để môn học không còn
mang tính đặc thù khó hiểu tôi chọn đề tài: Hướng dẫn học sinh lớp 11 giải
làm cho môn hóa học ngày càng dễ hiểu, đi sâu vào nội dung quan trọng , tạo điều kiện cho học sinh dễ học, dễ nhớ và dễ dàng nhận ra được vấn đề cơ bản của bài học
1.2 Mục đích nghiên cứu:
Giúp học sinh nghiên cứu cơ sở lý thuyết cơ bản về: Dạng bài tập CO2 tác dụng với kiềm và kiềm thổ đồng thời tìm hiểu vai trò, cách vận dụng và kết hợp giữa các định luật của hóa học và cách dùng phương trình ion rút gọn thay thế cho các phương trình phân tử Từ đó phát triển tư duy, sáng tạo, tránh được những lúng túng, sai lầm, tiết kiệm thời gian làm bài và nâng cao kết quả trong học tập, trong các kỳ thi
1.3 Đối tượng nghiên cứu:
Sáng kiến nghiên cứu các dạng bài tập “Cacbon đioxit tác dụng với dung dịch kiềm” với các trường hợp cụ thể sau:
+ Cho CO2 tác dụng với dung dịch kiềm: NaOH, KOH + Cho CO2 tác dụng với dung dịch kiềm và dung dịch kiềm thổ: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2
+ Cho CO2 tác dụng với dung dịch kiềm và muối cacbonat: NaOH, KOH Các dạng bài tập trong chương trình THPT và trong các đề thi HSG, đề thi THPT QG
1.4 Phương pháp nghiên cứu:
+ Nghiên cứu cơ sở lý luận của giảng dạy bộ môn hóa học trong trường THPT Lê Hoàn trong các năm học 2017– 2020
+ Nghiên cứu tài liệu, Internet, sách giáo khoa, tham khảo, đề thi HSG các tỉnh, đề thi đại học cao đẳng các năm 2004 - 2014, đề thi THPT Quốc gia năm 2015-2020
+ Thực nghiệm: Thống kê toán học và xử lý kết quả thực nghiệm
Trang 42 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm:
2 1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm:
Để hình thành được kỹ năng giải nhanh bài tập hóa học thì ngoài việc giúp
học sinh nắm được bản chất của quá trình phản ứng thì giáo viên phải hình thành cho học sinh một phương pháp giải nhanh bên cạnh đó rèn luyện cho học sinh tư duy định hướng khi đứng trước một bài toán và khả năng phân tích đề bài
Với hình thức thi trắc nghiệm như hiện nay thì việc giải nhanh các bài toán hóa học là yêu cầu hàng đầu của người học, yêu cầu tìm ra được phương pháp giải toán một cách nhanh nhất, không những giúp người học tiết kiệm được thời gian làm bài mà còn rèn luyện được tư duy và năng lực phát hiện vấn đề của người học
2 2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm:
Về chủ đề Hướng dẫn học sinh lớp 11 giải nhanh dạng bài tập cacbon
đioxit tác dụng với dung dịch kiềm Một số tác giả khác cũng đã đề cập đến cách
làm này trong một số tài liệu tham khảo Tuy nhiên, ở đó mới chỉ dừng lại giải một số bài tập đơn lẻ chưa có hệ thống, chưa có tính khái quát Do đó nội dung kiến thức và kĩ năng giải về chủ đề này cung cấp cho học sinh chưa được nhiều Nên khi gặp các bài toán dạng này các em thường lúng túng trong việc tìm ra cách giải phù hợp, hoặc không làm được hoặc làm được nhưng mất rất nhiều thời gian
Trên thực tế, với hình thức thi trắc nghiệm như hiện nay đã có nhiều học sinh vẫn áp dụng cách giải từ cấp THCS như:
+ Xét tỉ lệ mol:
2
NaOH CO
n T n
Nếu: T ≤ 1 Tạo muối axit và CO2 có thể còn dư
Nếu: 1 ≤ T ≤ 2 Tạo muối hỗn hợp 2 muối, cả CO2 và NaOH đều hết
Nếu: T 2 Tạo muối trung hòa và NaOH có thể còn dư
+ Xét các trường hợp có thể xảy ra …vv
Thiết nghĩ để học sinh áp dụng cách này thì dễ ứng với trường hợp cho một dung dịch kiềm tác dụng với CO2, nếu cho hỗn hợp dung dịch kiềm, dung dịch kiềm thổ tác dụng với CO2 thì rất khó và không thể viết được phương trình phân tử
Do đó, tôi đã chọn và xây dựng sáng kiến: Hướng dẫn học sinh lớp 11
giải nhanh dạng bài tập cacbon đioxit tác dụng với dung dịch kiềm với mục
đích giúp học sinh nhận dạng bài toán, giảm áp lực phải ghi nhớ công thức và giải bài toán một cách nhanh nhất nhưng cũng được lập luận chặt chẽ
2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn
đề:
2.3.1 Cơ sở của phương pháp:
2.3.1.1 Định luật bảo toàn nguyên tố (ĐLBTNT):
Dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố: Trong các phản ứng, quá trình hóa học các nguyên tố luôn được bảo toàn Nghĩa là:
Trang 5+ Tổng số mol nguyên tử của nguyên tố M bất kì trước và sau phản ứng không đổi
+ Khối lượng nguyên tử của nguyên tố M bất kì trước và sau phản ứng không đổi
2.3.1.2 Định luật bảo toàn khối lượng (ĐLBTKL):
+ Khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng khối lượng các chất được tạo thành sau phản ứng Nghĩa là: Tổng khối lượng các chất trước phản ứng (mT) Tổng khối lượng các chất sau phản ứng ( mS ) *mT = mS
+ Khối lượng hợp chất bằng tổng khối lượng nguyên tử của nguyên tố tạo thành hợp chất đó
+ Khối lượng của muối sau phản ứng: *mmuối = mcation+manion
2.3.1.3 Định luật bảo toàn điện tích (ĐLBTĐT):
+ Nguyên tắc: Điện tích luôn luôn được bảo toàn
+ Từ đó suy ra hệ quả: Trong một dung dịch tổng số mol đơn vị điện tích
âm và dương phải bằng nhau
2.3.1.4 Một số lưu ý:
Khi cho CO2 tác dụng với các dung dịch NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2
có thể xảy ra các PTHH sau:
(1) CO2 OH HCO3
CO OH CO H O
HCO OH CO H O
(3) 2 2
CO M MCO
với M là Ba, Ca, Sr
(4) 2
CO CO H O HCO
Khi đun nóng hay nung kết tủa tới khối lượng không đổi có thể xảy ra phương trình hóa học sau:
(5) 0
M(HCO ) t MCO CO H O.
t cao
MCO MO CO với M là Ba, Ca, Sr
+ Khi cô cạn dung dịch sau phản ứng, ta luôn có:
*mmuối = mcation+manion
+ Khi hấp thụ sản phẩm cháy vào dung dịch bazơ nhất thiết phải xảy ra sự tăng giảm khối lượng dung dịch Thường gặp nhất là hấp thụ sản phẩm cháy bằng dung dịch Ca(OH)2 hoặc dd Ba(OH)2 Khi đó :
Khối lượng dd (sau phản ứng) tăng = mhấp thụ - mkết tủa
Khối lượng dd (sau phản ứng) tăng = mkết tủa - mhấp thụ
2.3.2 Các dạng bài tập:
Trong đề tài này tôi xin trình bày phương pháp giải các dạng bài bập về: CO2
tác dụng với OH ở ba dạng chính:
Dạng1: Bài tập về CO 2 tác dụng với OH khi biết số mol của cả 2 chất.
Trang 6Dạng2: Bài tập về CO 2 tác dụng với OH khi biết số mol của 1 trong 2 chất tác dụng và số mol chất kết tủa.
Dạng3: Bài tập về CO 2 tác dụng với OH trong dung dịch chứa 2
3
CO
, HCO3
Các trường hợp cụ thể:
Dạng 1: Bài tập về CO 2 tác dụng với OH khi biết số mol của cả 2 chất + Phương pháp giải:
Bước 1: Tính số mol của CO2 và OH
Bước 2: Viết phương trình ion rút gọn của các phản ứng
(1) CO2 OH HCO3
Nếu OH mà dư thì tiếp tục xảy ra phương trình:
HCO OH CO H O
(3) 2 2
CO M MCO
Bước 3: Tính toán theo yêu cầu của đề bài
+ Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Hấp thụ hoàn toàn 3,36 lít CO2 (đktc) vào 200ml dung dịch NaOH 1M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn khối lượng muối có trong dung dịch là:
A 13,7 B 5,3 C 8,4 D 15,9.
Hướng dẫn giải
- Ta có: nCO2 = 3,36/22,4 = 0,15 mol, nNaOH = 0,2.1 = 0,2 mol nOH =0,2 mol
- PTHH: (1) CO2 OH HCO3
(CO2 hết, OH dư)
0,15 0,15 0,15 (mol) (2) 2
HCO OH CO H O
(OH hết, HCO3
dư)
0,05 0,05 0,05 (mol)
- Dung dịch sau phản ứng gồm: Na+ (0,2 mol), HCO3
(0,1 mol), 2
3
CO
(0,05mol) Vậy: mmuối = mcation + manion = 0,2.23 + 0,1.61 + 0,05.60 = 13,7 gam
Đáp án: A
Ví dụ 2: Hấp thụ hoàn toàn 5,6 lít CO2 (đktc) vào 300ml dung dịch KOH 1M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X Cô cạn dung dịch
X, thu được m gam chất rắn khan Giá trị của m là
A 20,0 B 6,9 C 26,9 D 9,6.
Hướng dẫn giải
- Ta có: nCO2 = 5,6/22,4 = 0,25 mol, nKOH = 0,3.1 = 0,3 mol nOH =0,3 mol
- PTHH: (1) CO2 OH HCO3
(CO2 hết, OH dư)
0,25 0,25 0,25 (mol) (2) 2
HCO OH CO H O
(OH hết, HCO3
dư)
0,05 0,05 0,05 (mol)
- Dung dịch sau phản ứng gồm: K+ (0,3 mol), HCO3 (0,2 mol), 2
3
CO (0,05mol) Vậy: m = mmuối = mcation + manion = 0,3.39 + 0,2.61 + 0,05.60 = 26,9 gam
Đáp án: C
Trang 7Ví dụ 3: Hấp thụ hoàn toàn 3,36 lít khí CO2 (đktc) vào 200ml dung dịch gồm NaOH 0,5M và KOH 0,5M, thu được dung dịch Y Cô cạn dung dịch Y, thu được a gam chất rắn khan Giá trị của a là
A 35,1 B 15,3 C 13,5 D 31,5.
Hướng dẫn giải
- Ta có: nCO2 = 3,36/22,4 = 0,15 mol, nNaOH = 0,2.0,5 = 0,1 mol, nKOH
=0,2.0,5 = 0,1 nOH =0,2 mol
- PTHH: (1) CO2 OH HCO3
(CO2 hết, OH dư)
0,15 0,15 0,15 (mol) (2) 2
HCO OH CO H O
(OH hết, HCO3
dư)
0,05 0,05 0,05 (mol)
- Dung dịch sau phản ứng gồm: K+ (0,1 mol), Na+ (0,1 mol), HCO3
(0,1 mol),
2
3
CO
(0,05mol)
Vậy: m = mmuối = mcation + manion = 0,1.39 + 0,1.23 + 0,1.61 + 0,05.60 = 15,3
gam Đáp án: B
Ví dụ 4: Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít khí CO2 (đktc) vào 100ml dung dịch
Ca(OH)2 0,75M, thu được a gam kết tủa Giá trị của a là
A 1,0 B 7,5 C 5,0 D 15,0.
Hướng dẫn giải
- Ta có: nCO2 = 2,24/22,4 = 0,1 mol,
2
( )
Ca OH
n = 0,1.0,75 = 0,075 mol nOH
=0,15 mol, nCa2 = 0,075 mol
- PTHH: (1) CO2 OH HCO3
(CO2 hết, OH dư)
0,1 0,1 0,1 (mol) (2) 2
HCO OH CO H O
(OH hết, HCO3
dư)
0,05 0,05 0,05 (mol) (3) 2 2
CO Ca CaCO
( 2
3
CO
hết, Ca2 dư)
0,05 0,05 0,05 (mol)
a = m CaCO3= 0,05.100 = 5,0 gam Đáp án: C
Ví dụ 5: Cho 3,36 lít khí CO2 (đktc) hấp thụ hoàn toàn bởi 100ml dung dịch gồm NaOH 0,8M và Ba(OH)2 0,5M Sau khi kết thúc phản ứng thu được x gam kết tủa Giá trị của x là
A 5,91 B 1,97 C 3,94 D 9,85.
Hướng dẫn giải
- Ta có: nCO2 = 3,36/22,4 = 0,15 mol,
2
( )
Ba OH
n = 0,1.0,5 = 0,05 mol, nNaOH = 0,1.0,8 = 0,08 mol nOH =0,18 mol, nBa2 = 0,05 mol
- PTHH: (1) CO2 OH HCO3
(CO2 hết, OH dư)
0,15 0,15 0,15 (mol) (2) 2
HCO OH CO H O
(OH hết, HCO3
dư)
Trang 80,03 0,03 0,03 (mol) (3) 2 2
CO Ba BaCO
( 2
3
CO
hết, Ba2 dư)
0,03 0,03 0,03 (mol)
x = m BaCO3= 0,03.197 = 5,91 gam Đáp án: A
Dạng 2: Bài tập về CO 2 tác dụng với OH khi biết số mol của 1 trong 2 chất tác dụng và số mol chất kết tủa.
+ Phương pháp giải:
Bước 1: Tính số mol của các chất đã có đủ dữ liệu (CO2,OH hoặc MCO3)
Bước 2: Viết phương trình ion rút gọn của các phản ứng
(1) CO2 OH HCO3
Nếu OH mà dư thì tiếp tục xảy ra phương trình:
HCO OH CO H O
(3) 2 2
CO M MCO
Bước 3: Căn cứ theo dữ kiện đề bài để xét các trường hợp xảy ra, như:
TH1: Sau phản ứng (9) HCO3
hết, HO dư.
TH2: Sau phản ứng (9) OH hết, HCO3
dư.
Bước 4: Tính toán theo yêu cầu của đề bài
+ Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Hấp thụ toàn bộ x mol CO2 vào dung dịch chứa 0,03 mol Ca(OH)2
được 2 gam kết tủa Tính giá trị của x?
Hướng dẫn giải
- Ta có: n Ca OH( )2= 0,03 mol n OH =0,06 mol, nCa2 = 0,03 mol, n CaCO3=
2/100 = 0,02 mol
- Vì n CaCO30,02 mol < 2
Ca
n ban đầu, nên ta xét 2 trường hợp sau:
+ Trường hợp 1: Sau phản ứng (9) HCO3
hết, HO dư.
PTHH: (1) CO2 OH HCO3
(CO2 hết, OH dư)
x x x (mol)
HCO OH CO H O
(HCO3
hết, OH dư)
x x x (mol) (3) 2 2
CO Ca CaCO
( 2
3
CO hết, Ca2 dư)
x x x (mol)
x = n CaCO3= 0,02 mol
+ Trường hợp 2: Sau phản ứng (9) OH hết, HCO3 dư.
PTHH: (1) CO2 OH HCO3
(CO2 hết, OH dư)
x x x (mol)
HCO OH CO H O
(OH hết, HCO3
dư)
0,06-x 0,06-x 0,06-x (mol) (3) 2 2
CO Ca CaCO
( 2
3
CO
hết, Ca2 dư)
Trang 90,06-x 0,06-x (mol)
0,06-x = n CaCO3= 0,02 x = 0,04 mol
Vậy x = 0,02 mol hoặc x = 0,04 mol.
Ví dụ 2 (Trích đề thi ĐH-2007-A): Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lít khí CO2 (ở đktc)
vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2 nồng độ a mol/l, thu được 15,76 gam kết tủa Giá trị của a là
Hướng dẫn giải
- Ta có: n CO2= 2,688/22,4 = 0,12 mol, n BaCO3= 15,76/197 = 0,08 mol.
- Vì n CO2ban đầu = 0,12 mol > nC trongn BaCO3 = 0,08 mol xảy ra trường hợp sau:
PTHH: (1) CO2 OH HCO3
(CO2 hết, OH dư)
0,12 0,12 0,12 (mol)
HCO OH CO H O
(OH hết, HCO3
dư)
0,08 0,08 0,08 (mol) (3) 2 2
CO Ba BaCO
( 2
3
CO
hết, Ba2 dư)
0,08 0,08 (mol)
- Theo PTHH: n OH = 0,12 + 0,08 = 0,2 mol 2,5.a.2 = n OH= 0,2 a = 0,04 lít
Đáp án: D
Ví dụ 3: Hấp thụ hoàn toàn 1,12 lít khí CO2 (ở đktc) vào 200 ml dung dịch
Ca(OH)2 nồng độ x mol/l, thu được 1 gam kết tủa Giá trị của x là
Hướng dẫn giải
- Ta có: n CO2= 1,12/22,4 = 0,05 mol,
3
CaCO
n = 1/100 = 0,01 mol.
- Vì n CO2ban đầu = 0,05mol > nC trongn CaCO3 = 0,01 mol xảy ra trường hợp sau:
PTHH: (1) CO2 OH HCO3
(CO2 hết, OH dư)
0,05 0,05 0,05 (mol)
HCO OH CO H O
(OH hết, HCO3
dư)
0,01 0,01 (mol) (3) 2 2
CO Ca CaCO
( 2
3
CO
hết, Ca2 dư)
0,01 0,01 (mol)
- Theo PTHH: n OH = 0,05 + 0,01 = 0,06 mol 0,2.x.2 = n OH = 0,06
x = 0,15lít
Đáp án: B
Ví dụ 4: Cho V lít khí CO2 (đktc) hấp thụ hoàn toàn vào 4 lít dung dịch
Ba(OH)2 0,01M thu được 2,955 gam kết tủa Giá trị của V là
A 0,336 B 0,672
C 0,336 hoặc 1,456 D 0,672 hoặc 2,912.
Hướng dẫn giải
Trang 10- Ta có: n Ba OH( )2= 4.0,01 = 0,04 mol n OH =0,08 mol, nBa2 = 0,04 mol,
3
BaCO
n = 2,955/197 = 0,015 mol.
- Vì n BaCO3 = 0,015 mol < 2
Ba
n ban đầu, nên ta xét 2 trường hợp sau:
+ Trường hợp 1: Gọi x là số mol của CO2 tham gia các phản ứng
PTHH: (1) CO2 OH HCO3
(CO2 hết, OH dư)
x x x (mol)
HCO OH CO H O
(HCO3
hết, OH dư)
x x x (mol) (3) 2 2
CO Ba BaCO
( 2
3
CO
hết, Ba2 dư)
x x x (mol)
x = n BaCO3= 0,015 mol V = V CO2= 0,015.22,4 = 3,36 lít
+ Trường hợp 2: Gọi x là số mol của CO2 tham gia các phản ứng
PTHH: (1) CO2 OH HCO3
(CO2 hết, OH dư)
x x x (mol)
HCO OH CO H O
(OH hết, HCO3
dư)
0,08-x 0,08-x (mol) (3) 2 2
CO Ba BaCO
( 2
3
CO
hết, Ba2 dư)
0,015 0,015 (mol)
0,08-x = n BaCO3= 0,015 x = 0,065 mol V = V CO2= 0,065.22,4 = 1,456 lít
Vậy V = 3,36 lít hoặc V = 1,456 lít Đáp án: C.
Ví dụ 5: Cho V lít khí CO2 (đktc) hấp thụ hoàn toàn vào 3 lít dung dịch
Ca(OH)2 0,01M thu được 1,5 gam kết tủa Giá trị của V là
A 0,336 B 2,016
C 0,336 hoặc 2,016 D 0,336 hoặc 1,008.
Hướng dẫn giải
- Ta có: n Ca OH( )2= 3.0,01 = 0,03 mol n OH =0,06 mol, nCa2 = 0,03 mol,
3
CaCO
n = 1,5/100 = 0,015 mol.
- Vì n CaCO3 = 0,015 mol < 2
Ca
n ban đầu, nên ta xét 2 trường hợp sau:
+ Trường hợp 1: Gọi x là số mol của CO2 tham gia các phản ứng
PTHH: (1) CO2 OH HCO3
(CO2 hết, OH dư)
x x x (mol)
HCO OH CO H O
(HCO3 hết, OH dư)
x x x (mol) (3) 2 2
CO Ca CaCO
( 2
3
CO
hết, 2
Ca dư)
x x x (mol)
x = n CaCO3= 0,015 mol V = V CO2= 0,015.22,4 = 3,36 lít