KĨ THUẬT tự CHỌN LƯỢNG CHẤT TRONG GIẢI bài tập hóa học

Đặc biệt trong khi giải bài tập hoá học, ta thường gặp những bài toán không cho biết lượng chất cụ thể mà các số liệu cho ở dạng tương đối như: khối lượng a gam, Thể tích V lít, số mol x

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH 1

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

KĨ THUẬT TỰ CHỌN LƯỢNG CHẤT TRONG GIẢI BÀI

TẬP HÓA HỌC

Người thực hiện: Lê Nam Phúc Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc môn: Hóa học

THANH HÓA, NĂM 2020

MỤC LỤC

G

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 Đặc biệt trong khi giải bài tập hoá học, ta thường gặp những bài toán không cho biết lượng chất cụ thể mà các số liệu cho ở dạng tương đối như: khối lượng a (gam), Thể tích V (lít), số mol x(mol), áp suất p(atm) gây lúng túng cho học sinh (HS) khi giải bài tập

Loại bài tập này thường gặp trong sách giáo khoa (SGK), sách bài tập (SBT), trong các kỳ thi tốt nghiệp, thi học sinh giỏi, thi vào các trường đại học

và cao đẳng

Đây là loại bài tập có liên quan đến nhiều kiến thức, luôn đòi hỏi HS có

sự khái quát, tổng hợp kiến thức, từ đó giúp học sinh phát triển tư duy lôgic, trí thông minh, óc tổng hợp, và phải nắm vững kiến thức đã học

Là dạng bài tập không có nhiều trong sách tham khảo hoặc nếu có thường nằm rải rác, không có hệ thống rõ ràng

Vì vậy nếu không có những bài giảng và phương pháp hợp lí, phù hợp với học trò thì dễ làm cho học sinh thụ động trong việc tiếp thu, cảm nhận Để dạng

bài tập này không còn mang tính đặc thù khó hiểu tôi chọn đề tài: “kĩ thuật tự

chọn lượng chất trong giải bài tập hóa học” với mục đích làm cho dạng bài tập

này ngày càng dễ hiểu, 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.

Trong những năm gần đây, với hình thức thi trắc nghiệm yêu cầu học sinh trong một khoảng thời gian ngắn các em phải giải quyết một số lượng bài tập tương đối lớn Hầu như với khoảng thời gian đó các em chỉ đủ để phân tích đề phân loại bài toán Do vậy, giáo viên phải có những hình thức phân chia các dạng bài để các em nhạy bén hơn trong việc nhận dạng và cách giải quyết đối với mỗi dạng bài toán đó, đặc biệt là những bài toán hoá khá phức tạp có dữ kiện cho ở dạng chung chung

Thông thường những bài tập dạng này thường khá phức tạp Các em HS thường khó khăn trong việc phán đoán và giải quyết những bài toán này Do đó tôi chọn đề tài trên là nhằm giúp học sinh của mình có phương pháp học và giải quyết những khó khăn gặp phải khi đối diện với những bài tập dạng này từ đó không gây nhàm chán ,không gây nặng nề, lại có tác dụng kích thích tính chủ động, sáng tạo, hứng thú trong môn học Đó là mục đích thôi thúc tôi tìm tòi, nghiên cứu đề tài trên

1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.

Để hoàn thành đề tài nói trên tôi đã nghiên cứu trên rất nhiều dạng bài tập

về hóa vô cơ cũng như hóa hữu cơ phức tạp từ các đề thi THPT Quốc Gia nhiều năm từ đó rút ra các dấu hiệu nhận biết và phương pháp giải bài tập dạng này

Các vấn đề trong bài viết này sẽ hỗ trợ cho các em học sinh lớp 12 chuẩn bị thi THPT Quốc Gia có những ứng dụng tốt

Với khuôn khổ thời gian nghiên cứu có hạn nên trong đề tài này tôi nghiên

cứu phương pháp ‘tự chọn lượng chất’ để giải các bài bài toán hóa đơn

giản,trong thời gian tới tôi sẽ bổ sung thêm các bài tập phức tạp hơn

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

Nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu các tài liệu về bài tập trong SGK và các bài tập vận dụng , vận dụng cao trong các đề thi THPT Quốc Gia

Nghiên cứu thực tiễn: Khảo sát năng lực học sinh trong vấn đề tiếp cận và giải quyết bài toán có các số liệu ở dạng tương đối

Thực nghiệm sư phạm : Tiến hành dạy thực nghiệm một số tiết ở các lớp

để xem xét tính khả thi và hiệu quả của đề tài

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM.

2.1.CƠ SỞ LÝ LUẬN.

Trong một phản ứng hoá học, các chất tác dụng với nhau theo một tỉ lệ nhất định về lượng chất:

Ví dụ + Về số mol

+ Về khối lượng + Về thể tích Khi ta cho chất này một lượng cụ thể thì các chất khác tác dụng theo một lượng cụ thể mà không làm sai lệch kết quả và mất đi tính tổng quát của bài toán

Khi bài toán đưa ra mà mọi số liệu trong đề đều ở dạng tương đối ( tỉ lệ,tỉ khối,H%,C%,M ) thì kết quả bài toán không phụ thuộc vào lượng chất,ta

có quyền tự chọn lượng chất sao cho việc tính toán là thuận lợi và đơn giản nhất (số mol tròn nhất)

2.2.THỰC TRẠNG CỦA NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.

Trong các năm học 2017-2018, 2018-2019, trước khi dạy bài tập về dạng này, tôi thường cho HS làm một số bài tập nhỏ (kiểm tra 15 phút) để đánh giá mức độ nắm vững kiến thức và kỹ năng làm bài tập dạng này

Tôi thường cho HS làm một số bài tập sau:

Ví dụ 1: Cho một hỗn hợp khí gồm oxi và ozon Sau một thời gian, ozon bị

phân huỷ hết ta thu được một khí duy nhất có thể tích tăng thêm 10% Tính % thể tích các khí ban đầu, biết các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ áp suất

Ví dụ 2: khi hoà tan a gam một oxit kim loại hoá trị II bằng một lượng vừa đủ

dd H2SO4 15,8 %, người ta thu được dung dịch muối có nồng độ 18,21 % Xác định kim loại hoá trị II

Sau khi chấm bài tôi nhận thấy kết quả như sau

T

T

Khảo

sát tại Năm

Số HS

điểm đạt được (%)

Ghi chú

0 < 5 5 < 7 7 10

1 12 C1 2018 42 28(66,7%) 13(30,9%) 1 (2,4%) Tự chọn

Hóa

2 11 B1 2019 40 35 (87,5%) 5 (12,5%) 0 (0%) Lớpđại trà

3 10 C1 2019 44 33 (75%) 10 (22,7%) 1 (2,3%) Tự chọn

Hoá

Khi khảo sát ở các lớp khác nhau với những đối tượng khác nhau, tôi nhận thấy một số đặc điểm chung như sau:

Nhiều em không biết làm các bài tập dạng này

Phần lớn các em chưa làm xong không ra được kết quả

Điểm khá giỏi ít, phần lớn chỉ đạt điểm trung bình hoặc yếu

Nguyên nhân chính là do

+ Học sinh chưa nắm chắc kiến thức cơ bản, còn sai, còn nhầm nhiều

+ Nắm tính chất của các chất còn lơ mơ

+ Kiến thức bộ môn còn quá hẹp

2.3.GIẢI PHÁP THỰC HIỆN

Việc làm của thầy

Ôn tập cho học sinh những tính chất của các chất vô cơ (Kim loại, phi

kim, axit, bazơ, muối) và chất hữu cơ

Tổng hợp các bài tập dạng này trong các tài liệu: SGK, SBT, sách tham khảo, các đề thi HS giỏi, đề thi THPT quốc gia hàng năm

Phân loại bài tập

+ Theo yêu cầu của đề bài

+ Theo mức độ từ dễ đến khó

Với mỗi bài tập trước khi giải tôi đều hướng dẫn học sinh cách phân tích yêu cầu của đề bài, định hướng cách giải

Lưu ý sau khi giải bài tập:

+ Khắc sâu những vẫn đề trọng tâm, những điểm khác biệt

+ Nhắc lại, giảng lại một số phần mà HS hay nhầm, khó hiểu, và các phương trình phản ứng ít gặp

+ Mở rộng tổng quát hoá bài tập

Việc làm của trò

Phải nắm vững kiến thức đã học, ôn tập bổ xung kiến thức còn thiếu

Đọc thêm tài liệu, làm hết bài tập trong SGK, SBT, làm thêm bài tập trong sách nâng cao

Phải hiểu kỹ các bài tập từ đơn giản đến phức tạp

Phương pháp giải

Từ cơ sở lí thuyết và thông qua việc nghiên cứu các tài liệu tham khảo tôi xin đưa ra phương pháp giải chung như sau:

Bước 1: Nhận dạng nhanh phương pháp giải bài tập: Khi gặp bài tập hóa học

mà lượng chất cho ở dạng tổng quát: x mol, m gam, V lít hoặc cho ở dạng tỉ

lệ mol, tỉ lệ khối lượng, tỉ lệ thể tích thì ta nên sử dụng phương pháp tự chọn

lượng chất

Bước 2: Căn cứ vào giả thiết để phân tích, đánh giá lượng chất tự chọn là số

mol hay khối lượng thì có lợi về mặt tính toán hơn

Bước 3: Thay lượng chất đã chọn để chuyển bài tập tổng quát thành bài tập cụ

thể

Bước 4: Vận dụng các phương pháp bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố, bảo

toàn khối lượng , bảo toàn điện tích, đường chéo để tính toán với bài tập cụ thể, từ đó suy ra đáp án của bài toán

Từ những yêu cầu cụ thể của bài toán, tôi phân ra thành các dạng bài tập giải bằng kĩ thuật tự chọn lượng chất như sau:

Dạng 1: Đại lượng tự chọn là một mol

+ Ta lựa chọn số mol của một chất hoặc của hỗn hợp là 1 mol

+ Lựa chọn khối lượng mol

+ Lựa chọn thể tích mol (với bài toán về chất khí)

Dạng 2: Chọn số mol các chất theo đúng tỉ lệ trong hỗn hợp

Dạng này thường gặp với bài tập cho ở dạng hỗn hợp, bài toán có tỉ lệ

mol, tỉ lệ khối lượng, tỉ lệ thể tích, tỉ khối

Dạng 3: Chọn cho thông số một giá tị thích hợp

Dạng này thường gặp với bài tập có phần trăm khối lượng, hoặc nồng độ phần trăm Số mol, khối lượng cho ở dạng phân số có tham số

Trong mỗi dạng bài tập này, tôi xây dựng từ 5 đến 7 bài tập Sau đây tôi xin giới thiệu một số bài tập cụ thể và điển hình

Dạng 1: ĐẠI LƯỢNG TỰ CHỌN LÀ MỘT MOL

Ví dụ 1: Hoà tan a gam một oxit kim loại hoá trị II (không đổi) bằng một lượng

vừa đủ dung dịch H2SO4 4,9% người ta thu được một dung dịch muối có nồng

độ 5,88% Xác định tên kim loại hoá trị II

Bài làm

Ở bài tập đầu này tôi hướng dẫn học sinh giải theo 2 cách khác nhau Từ đó cho học sinh thấy ưu điểm khi sử dụng phương pháp tự chọn lượng chất

Cách 1: Tính toán bình thường theo yêu cầu và số liệu bài cho

Gọi công thức của oxit hoá trị II là MO

(mol) Phương trình phản ứng

MO + H2SO4 MSO4 + H2O

Khối lượng dung dịch axit cần dùng:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có

16





M

a

n MO

 

 16



M

a

16



M

a

16



M a

) ( 16

2000 )

16 (

9 , 4

100 98

4

M

a M

a















= moxit + maxit = a + (gam)

Nồng độ phần trăm của dung dịch muối thu được:

=> M 24 ( M là Magie)

Cách 2: Giải theo phương pháp tự chọn lượng chất với đại lượng tự chọn là 1

mol

Giả sử có 1 mol MO phản ứng ( M + 16gam)

Phương trình phản ứng

MO + H2SO4 MSO4 + H2O

Khối lượng dung dịch axit cần dùng:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có

= M + 16 + 2000 = M + 2016 (gam)

=> M 24 ( M là Magie)

Ví dụ 2: Cho hỗn hợp A gồm 2 khí CO2 và SO2 có tỉ lệ 1:4 về khối lượng Tính

tỉ khối của A so với khí mêtan

Bài làm

Giả sử có 1mol CO2 hay 44g CO2 mSO4 = 44×4=176g

A

44+176 1+176

64 =1763 d A CH/ 4 = 3∗16176 = 11

3

Ví dụ 3: Trong tự nhiên clo có 2 đồng vị bền là clo 35 và clo 37 Biết nguyên tử

khối trung bình của clo là 35,5 Tính phần trăm khối lượng của clo 35 có trong axit pecloric

Bài làm

Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có

37Cl 0,5 1

M Cl =35,5

4

MSO

dd

16

) 96 (

4









M

a M

88 , 5 100 2016 96

88 , 5 100 2016

16 16

) 96 (

88 , 5 100

)}

16

2000 (

: 16

) 96 (

{

%( 4)











































M M

M

M M

a M

M

a a

M

a M



 



) ( 2000 9

, 4

100 98

4

4

MSO

dd

m



 



 

 



35Cl 1,5 3

Giả sử có 1 mol HClO4 gồm: 1mol H

1mol Cl

4mol O

35

Cl

n

=0,75 , nCl37

= 0,25 %m Cl35 = 1+ 35,5+ 640,75∗35 ∗100 %=26,12 %

Ví dụ 4 : Hỗn hợp khí gồm oxi và ozon có tỉ khối so với hiđro là 18 Xác định

phần trăm theo thể tích của từng khí trong hỗn hợp đầu

Bài làm

Giả sử có 1 mol hỗn hợp khí

Gọi số mol của oxi là x => Số mol của ozon là 1-x

Theo giả thiết ta có

=>x = 0,75 Vậy

Ví dụ 5 : Trong quá trình tổng hợp amoniac, áp suất trong bình giảm đi 10% so

với áp suất lúc đầu Biết nhiệt độ của phản ứng giữ không đổi trước và sau phản ứng Hãy xác định phần trăm theo thể tích của hỗn hợp khí thu được sau phản ứng Nếu trong hỗn hợp đầu lượng nitơ và hiđro được lấy đúng theo hệ số tỉ lượng

Bài làm

Giả sử lúc đầu ta lấy 1 mol N2 và 3 mol H2

Trong một bình kín có nhiệt độ không đổi thì áp suất tỉ lệ thuận với số mol hỗn

hợp khí =>

Vậy áp suất giảm đi 10% thì số mol của hỗn hợp khí cũng giảm 10%

=> n hỗn hợp khí sau phản ứng =

Giả sử có x mol N2 phản ứng

Phương trình hoá học: N2 + 3H2 2NH3

Số mol ban đầu 1 3 0

Số mol phản ứng x 3x 2x

Sau phản ứng 1-x 3-3x 2x

=> nhỗn hợp khí sau phản ứng = (1-x) + (3-3x) + 2x = 3 - 2x = 3,6 => x = 0,2

 



 



 

36 2 18 )

1

(

) 1 ( 48

32

















x x

x x

M

% 25 75 100

%

% 75

%V O2  V O3   

2

1 2

1

p

p n

n



mol

6 , 3 100 90

=>

Dạng 2: CHỌN SỐ MOL CÁC CHẤT THEO ĐÚNG TỈ LỆ TRONG HỖN

HỢP

Ví dụ 1 Cho hỗn hợp X gồm các khí H2S, H2và N2 có tỉ lệ số mol là 3:2:5 Tính

tỉ khối hơi của X so với khí H2

Bài làm:

Giả sử X có 10 mol => 3 mol H2S

2 mol H2

5 mol N2

=> M X =3∗34 +2∗2+5∗2810 =16,8 => dX/H2 =16,82 =8,4

Ví dụ 2: Phóng tia lửa điện qua bình đựng khí oxi sau một thời gian thu được

hỗn hợp khí X,tỉ khối của X so với hiro là 20 Tính hiệu suất của phản ứng ozon hóa

Bài làm:

Cách 1: Hỗn hợp X gồm oxi dư và ozon tạo thành

Ta có sơ đồ đường chéo :

O2(32) 8

M X =40 => n O2:n O3 = 1:1

O3(48) 8

Giả sử trong X có 1 mol O2 và 1 mol O3

Ptpư: 3O2 2O3

1,5 mol 1 mol

=> n O2

ban đầu = 2,5 mol => Hpư =1,52,5∗100 %=60 %

Cách 2:

Ta có : M trước M sau =n trước n sau =3240= 4

5

Giả sử số mol trước pư là 5, số mol sau pư là 4 mol => n khí giảm = 1mol

=> n O2

pư = 3 n khí giảm = 3mol => Hpư =35∗100 %=60 %

% 11 , 11 100 6

, 3

2 2 , 0

%

% 67 , 66 100 6

, 3

2 , 0 3 3

%

% 22 , 22 100 6

, 3

2 , 0 1

%

3 2 2



























NH

H

N

V

V

V

Ví dụ 3: Hỗn hợp khí A gồm N2 và H2 có tỉ khối hơi so với hêli là 1,8 Đun nóng

A một thời gian trong bình kín có bột sắt làm xúc tác thu được hỗn hợp khí B có

tỉ khối hơi so với hêli là 2 Tính hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3

Bài làm:

Ta có:

M( A)

M (B)=n (B) n( A) =1,8∗42∗4 = 9

10

Giả sử số mol của hh khí A là 10 mol, số mol của hh khí B là 9 mol

=> n khí giảm = 1mol = nNH3 sản phẩm

Phương trình hoá học: N2 + 3H2 2NH3

Pư 0,5 mol 1,5mol 1mol

Xét hỗn hợp A

Ta có đường chéo

H2 (2) 20,8

M A = 7,6 => n H2 : n N2 = 4:1

N2 (28) 5,2

Vì nA = 10 mol => n H2 = 8 mol, n N2 = 2mol

Ta thấy nH2 : nN2 = 4 >3 nên hiệu suất tính theo N2

H(N2

) = 0,52 ∗100 %=25 %

Dạng 3: CHỌN CHO THÔNG SỐ MỘT GIÁ TRỊ PHÙ HỢP ĐỂ

CHUYỂN VỀ SỐ ĐƠN GIẢN ĐỂ TÍNH TOÁN

Nếu bài toán có nồng độ phần trăm thì ta có các trường hợp sau:

Từ công thức : nct = C %∗m(dd ) M (ct)

Ta có 2 trường hợp như sau:

- Nếu C% chia hết cho Mct thì ta chọn mdd là một số bất kì (thường là 100 gam )

- Nếu C% không chia hết cho Mct thì ta chọn mdd chia hết cho Mct

Ví dụ 1 : Cho dung dịch NaOH 20% tác dụng vừa đủ với dung dịch FeCl2 10% Đun nóng trong không khí cho các phản ứng xảy ra hoàn toàn Tính nồng độ phần trăm muối tạo thành trong dung dịch sau phản ứng, coi nước bay hơi

không đáng kể

Bài làm

Giả sử có 100 gam dung dịch NaOH tham gia phản ứng

Phương trình phản ứng:

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3

Theo giả thiết ta có

2

ddFeCl

Số gam kết tủa

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có

mdd NaCl = 317,5 + 100 + 32 0,0625 - 26,75 = 392,25 gam

Khối lượng muối trong dung dịch sau phản ứng:

mNaCl = 0,5 58,5 = 29,25 gam

C%(NaCl) = 392,2529,25 ×100=7,46 %

Ví dụ 2 : Hoà tan a gam một oxit kim loại hoá trị II (không đổi) bằng một lượng

vừa đủ dung dịch H2SO4 4,9% người ta thu được một dung dịch muối có nồng

độ 5,88% Xác định tên kim loại hoá trị II

Bài làm:

Giả sử có 100 gam dung dich H2SO4 4,9% tham gia phản ứng

Phương trình phản ứng

MO + H2SO4 MSO4 + H2O

(mol) 0,05 0,05 0,05

Khối lượng oxit ban đầu: a =

Khối lượng muối thu được:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có

= moxit + maxit = 0,05(M + 16) + 100 = 0,05M + 100,8 (gam)

Ta có: 0,05×(M +96)

0,05 M +100,8=0,0588

=> M 24 ( M là Magie)

Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm Mg và Fe bằng một lượng vừa đủ

dung dịch HCl 20% thu được dung dịch Y.biết rằng nồng độ phần trăm của FeCl2 trong Y là 15,76%, tính nồng độ phần trăm của MgCl2 trong Y

Bài làm:

mol

40 100

20 100











 



 

 0625

, 0 4

25 , 0



) ( 75 , 26 107

25 , 0

3

)

3 2

2 dd NaOH O Fe (OH)

FeCl dd NaCl

) ( 05 , 0 98 100

100 9 , 4

4







 



) ( ) 16 (

05 ,

) ( ) 96 (

05 , 0

4

MSO

dd

m

