Hướng dẫn học sinh lớp 11 trường THPT lê hoàn giải nhanh dạng bài tậpCO2 tác dụng với dung dịch kiềm

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁTRƯỜNG THPT LÊ HOÀN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 11 TRƯỜNG THPT DỤNG VỚP DUNG DỊCH KIỀM” Người thực hiện: Lê Văn Mạnh Chức vụ: Giáo viên S

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT LÊ HOÀN

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 11 TRƯỜNG THPT

DỤNG VỚP DUNG DỊCH KIỀM”

Người thực hiện: Lê Văn Mạnh Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc môn: Hóa học

THANH HÓA, NĂM 2017

2 1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm 3

2 2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh 3nghiệm

2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc giải pháp đã sử dụng 3

để giải quyết vấn đề

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động 15giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường

1 Mở đầu:

1.1 Lý do chọn đề tài:

Trong chương trình phổ thông, Hóa học là môn khoa học tự nhiên gắn liềngiữa lí thuyết, thực nghiệm và vận dụng Cũng giống như các môn học khác saukhi được nghiên cứu về lý thuyết các em vận dụng vào giải các bài tập nhằmcủng cố lại kiến thức lý thuyết Mặt khác, các bài tập trong sách giáo khoa, sáchbài tập hiện hành lại không được phân dạng cụ thể, đây là vấn đề làm cho họcsinh “lúng túng” và không có cách làm mẫu nhất định Vì vậy, xây dựng mộtphương pháp, đưa phương pháp vào nội dung kiến thức nào để khi các em họcsinh tiếp thu được và vận dụng có hiệu quả nhất là một thành công nhất định nào

đó của thầy cô trược tiếp giảng dạy

Trong quá trình giảng dạy môn Hóa học ở trường THPT Lê Hoàn năm học

2016 – 2017 Tôi nhận thấy các dạng bài tập định tính, định lượng về: Cacbonđioxit tác dụng với dung dịch kiềm và dung dịch kiềm thổ là một chủ đề hay, đadạng và thường gặp trong các kỳ thi trong đó có kỳ thi THPT Quốc Gia

Trên cơ sở đó, tôi mạnh dạn chọn đề tài: Hướng dẫn học sinh lớp 11 trường

THPT Lê Hoàn giải nhanh dạng bài tập “CO 2 tác dụng với dung dịch kiềm” làm

sáng kiến kinh nghiệm cho mình Với hy vọng đề tài sẽ là tài liệu hữu ích choviệc học tập của các em học sinh, cho công tác giảng dạy của cá nhân tôi

1.2 Mục đích nghiên cứu:

Giúp học sinh nghiên cứu cơ sở lý thuyết cơ bản về: Dạng bài tập CO 2 tácdụng với kiềm và kiềm thổ đồng thời tìm hiểu vai trò, cách vận dụng và kết hợpgiữa các định luật của hóa học và cách dùng phương trình ion rút gọn thay thếcho các phương trình phân tử Từ đó phát triển tư duy, sáng tạo, tránh đượcnhững lúng túng, sai lầm, tiết kiệm thời gian làm bài và nâng cao kết quả tronghọc tập, trong các kỳ thi

1.3 Đối tượng nghiên cứu:

Sáng kiến nghiên cứu các dạng bài tập “CO2 tác dụng với dung dịch chứa

OH- ” 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, ĐH - CĐ

1.4 Phương pháp nghiên cứu:

+ Nghiên cứu cơ sở lý luận của giảng dạy bộ môn hóa học trong trường THPT Lê Hoàn năm học 201 6– 2017

+ Nghiên cứu tài liệu, Internet, sách giáo khoa, tham khảo, đề thi HSG cáctỉnh, đề thi đại học cao đẳng các năm 2004 - 2015, đề thi THPT Quốc gia năm2015

+ Thực nghiệm: Thống kê toán học và xử lý kết quả thực nghiệm

2 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 giúphọc sinh nắm được bản chất của quá trình phản ứng thì giáo viên phải hình thànhcho học sinh một phương pháp giải nhanh bên cạnh đó rèn luyện cho học sinh tưduy 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 toánhóa học là yêu cầu hàng đầu của người học, yêu cầu tìm ra được phương phápgiải toán một cách nhanh nhất, không những giúp người học tiết kiệm được thờigian làm bài mà còn rèn luyện được tư duy và năng lực phát hiện vấn đề củangười 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 trường THPT Lê Hoàn giải nhanh

dạng bài tập “CO 2 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 chỉdừng 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 chưađược nhiều Nên khi gặp các bài toán dạng này các em thường lúng túng trongviệc tìm ra cách giải phù hợp, hoặc không làm được hoặc làm được nhưng mấtrất nhiều thời gian

Trên thực tế, với hình thức thi trắc nghiệm như hiện nay đã có nhiều họcsinh vẫn áp dụng cách giải từ cấp THCS như:

+ Xét tỉ lệ mol: T n NaOH

n

CO2

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 mộtdung dịch kiềm tác dụng với CO 2, nếu cho hỗn hợp dung dịch kiềm, dung dịchkiềm thổ tác dụng với CO2 thì rất khó và không thể viết được phương trình phântử

Do đó, tôi đã chọn và xây dựng sáng kiến: Hướng dẫn học sinh lớp 11

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 chặtchẽ

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 họccác nguyên tố luôn được bảo toàn Nghĩa là:

+ 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 đượctạo thành sau phản ứng Nghĩa là: Tổng khối lượng các chất trước phản ứng(mT) Tổng khối lượng các chất sau phản ứng ( mS ) * m T = 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: * m muối = 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 OHHCO3

(2) CO2 2OHCO32 H 2 O hay HCO3 OH CO3 H 2 O

(3) CO3 M 2MCO3 với M là Ba, Ca, Sr

(4) CO2 CO32 H2O2HCO3

Khi đun nóng hay nung kết tủa tới khối lượng không đổi có thể xảy ra phương trình hóa học sau:

(5) M(HCO 3 ) 2 t0 MCO3 CO2 H 2 O

(6) MCO3 t0cao MO CO2 với M là Ba, Ca, Sr

+ Khi cô cạn dung dịch sau phản ứng, ta luôn có:

* m muối = m cation+ manion

+ Khi hâp thu san phẩm chay vao dung dịch bazơ nhât thiêt phai xay ra sưtăng giam khôi lương dung dịch Thương găp nhât la hâp thu san phẩm chay băng dung dịch Ca(OH)2 hoăc dd Ba(OH)2 Khi đo :

Khôi lương dd (sau phản ứng) tăng = mhâp thu - mkêt tua

Khôi lương dd (sau phản ứng) tăng = mkêt tua - mhâp thu

khi biết số mol của 1 trong 2 chất

trong dung dịch chứa CO2 , HCO 3 3

Bước 1: Tính số mol của CO2 và OH

Bước 2: Viết phương trình ion rút gọn của các phản ứng

(1) CO2 OHHCO3 Nếu OH mà dư thì tiếp tục xảy ra phương trình:

(2) HCO3 OH CO3 H2O

(3) CO32 M 2MCO3

Bước 3: Tính toán theo yêu cầu của đề bài

+ Ví dụ minh họa:

Sau khi cac phan ưng xay ra hoan toan khối lượng muối có trong dung dịch là:

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 OHHCO3 (CO2hết, OH dư)

0,15 0,15 0,15 (mol)

(2) HCO3 OH CO32 H 2 O (OH hết, HCO3dư)

- Dung dịch sau phản ứng gồm: Na+ (0,2 mol), HCO3 (0,1 mol), CO32 (0,05mol)

Vậy: mmuối = mcation + manion = 0,2.23 + 0,1.61 + 0,05.60 = 13,7 gam

Đáp án: A

Ví dụ 2: Hâp thu hoan toan 5,6 lit CO2 (đktc) vao 300ml dung dich KOH 1M.

Sau khi cac phan ưng xay ra hoan toan, thu đươc dung dich X Cô can dung dich

X, thu đươc m gam chât răn khan Gia tri cua m la

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 OHHCO3 (CO2hết, OH dư)

Ví dụ 3: Hâp thu hoan toan 3,36 lit khi CO 2 (đktc) vao 200ml dung dich

gôm NaOH 0,5M va KOH 0,5M, thu đươc dung dich Y Cô can dung dich Y,

thu đươc a gam chât răn khan Gia tri cua a la

Ví dụ 4: Hâp thu hoan toan 2,24 lit khi CO2 (đktc) vao 100ml dung dich

Ca(OH)2 0,75M, thu đươc a gam kêt tua Gia tri cua a la

Ví dụ 5: Cho 3,36 lit khi CO2 (đktc) hâp thu hoan toan bơi 100ml dung dich

gôm NaOH 0,8M va Ba(OH)2 0,5M Sau khi kêt thuc phan ưng thu đươc x gamkêt tua Gia tri cua x la

Hướng dẫn giải

- Ta có: nCO = 3,36/22,4 = 0,15 mol, 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 OHHCO3 (CO2hết, OH dư)

0,15 0,15 0,15 (mol)(2) HCO3 OHCO3 H 2 O (OH hết, HCO3dư)

Bước 2: Viết phương trình ion rút gọn của các phản ứng.

(1) CO2 OHHCO3 Nếu OH mà dư thì tiếp tục xảy ra phương trình:

(2) HCO3 OH CO3 H2O

(3) CO3 M 2MCO3

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 CaCO3 0,02 mol < nCa2 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 (CO2hết, OH dư)

+ Trường hợp 2: Sau phản ứng (9) OH hết, HCO3 dư.

PTHH: (1) CO2 OH HCO3 (CO2hết, OH dư)

(2) HCO3 OH CO3 H 2 O (OH hết, HCO3dư)

0,06-x 0,06-x 0,06-x (mol)(3) CO32 Ca 2 CaCO3 (CO32 hết, Ca2 dư)

0,06-x = n CaCO3

0,06-x 0,06-x (mol)

= 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

A 0,032.

Hướng dẫn giải

- Ta có: n CO2 = 2,688/22,4 = 0,12 mol, n BaCO3 = 15,76/197 = 0,08 mol

- Vì n CO2 ban đầu = 0,12 mol > nC trong n BaCO3 = 0,08 mol xảy ra trường hợp sau:

(CO2 hết, OH dư)

0,12 0,12 0,12 (mol)

(2) HCO3 OH CO3 H 2 O (OH hết, HCO3dư)

0,08 0,08 0,08 (mol)(3) CO32 Ba2BaCO3 (CO3 hết, Ba2 dư)

- 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. thụ hoàn toàn 1,12 lít khí CO2 (ở đktc) vào 200 ml dung dịch

Ví dụ 3: Hấp

Ca(OH)2 nồng độ x mol/l, thu được 1 gam kết tủa Giá trị của x là D 0,4.

Hướng dẫn giải

- Ta có: n CO2 = 1,12/22,4 = 0,05 mol, n CaCO3 = 1/100 = 0,01 mol

- Vì n CO2 ban đầu = 0,05mol > nC trong n CaCO3 = 0,01 mol xảy ra trường hợp sau:

Ví dụ 4: Cho V lit khi CO2 (đktc) hâp thu hoan toan vao 4 lit dung dich

Ba(OH)2 0,01M thu đươc 2,955 gam kêt tua Gia tri cua V la

PTHH: (1) CO2 OH HCO3

8

- Ta có: n Ba (OH )2 = 4.0,01 = 0,04 mol n OH =0,08 mol, nBa2 = 0,04 mol,

n BaCO3 = 2,955/197 = 0,015 mol

- Vì n BaCO3 = 0,015 mol < nBa2 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)

+ Trường hợp 2: Gọi x là số mol của CO2 tham gia các phản ứng

PTHH: (1) CO2 OH HCO3 (CO2 hết, OH dư)

Ví dụ 5: Cho V lit khi CO2 (đktc) hâp thu hoan toan vao 3 lit dung dich

Ca(OH)2 0,01M thu đươc 1,5 gam kêt tua Gia tri cua V la

- Vì n CaCO3 = 0,015 mol < nCa2 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 xx(mol)

(2) HCO3 OH CO3 H 2 O ( HCO3 hết, OH dư)

(3) CO3 Ca 2CaCO3 (CO32 hết, Ca2 dư)

x = n CaCO3 = 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)

Bước 1: Tính số mol của CO2 và OH

Bước 2: Viết phương trình ion rút gọn của các phản ứng

(1) CO2 OHHCO3 hay CO2 2OH CO3 H 2 O (2)

Ví dụ 1 (Trích đề thi ĐH-2010-B): Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít CO 2 (đktc) vào

100 ml dung dịch gồm K2CO3 0,2M và KOH x mol/l, sau khi các phản ứng xảy

ra hoàn toàn thu được dung dịch Y Cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch BaCl2

(dư), thu được 11,82 gam kết tủa Giá trị của x là

Ví dụ 2: Hấp thụ hoàn toàn 4,48 lít CO2 (đktc) vào 200ml dung dịch chứa

Na2CO3 0,5M và NaOH 0,75M thu được dung dịch X Cho dung dịch BaCl2 dư

vào dung dịch X thu được kết tủa có khối lượng là

Ví dụ 3: Hấp thụ hoàn toàn 4,48 lít CO2 (đktc) vào 100 ml dung dịch gồm

K2CO3 x mol/l và KOH 0,5 M, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y Cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch BaCl2 (dư), thu được 19,7gam kết tủa, đun nóng dung dịch lại thu thêm kết tủa nữa Giá trị của x là

Ví dụ 4: Hấp thụ hoàn toàn 3,36 lít CO 2 (đktc) vào 100 ml dung dịch gồm Na

2CO3 0,25M và KOH a mol/lít, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu

được dung dịch Y Cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch Ca(NO3)2 (dư), thu được 7,5 gam kết tủa Giá trị của a là

Hướng dẫn giải

- Ta có: n CO2 = 3,36/22,4 = 0,15 mol, n CaCO3 = 7,5/100 = 0,075 mol, n KOH = 0,1amol n OH = 0,1a mol, n

Na 2CO3 = n

CO3 2 = 12 n Na = 0,025 mol

- Vì n C( CaCO3 ) = 0,075 mol < n C(CO 2Na2CO3 ) = 0,15 + 0,025 = 0,175 mol nên

trong dung dịch sau phản ứng phải có 2 muối: CO32 và HCO3

PTHH: (1) CO2 OHHCO3 (CO2hết, OH dư)

12

BÀI TẬP VẬN DỤNG Bai 1: Hâp thu hoan toan 2,24 lit khi CO2 (đktc) vao 300ml dung dich NaOH

1M, thu đươc dung dich A Cô can dung dich A thu đươc a gam muôi Gia tricua a la

A 8,4 B 14,6 C 4,0 D 10,6 Bai 2: Hâp thu hoan toan 3,36 lit khi CO2

(đktc) vao 400ml dung dich KOH 1M, thu đươc x gam muôi Gia tri cua x la

A 5,6 B 20,7 C 26,3 D 27,0 Bai 3: Hâp thu hoan toan 0,448 lit CO2

(đktc) vao 300ml dung dich NaOH 0,2M, thu đươc dung dich X Cô can toan

bô dung dich X thu đươc m gam chât răn khan Gia tri cua m la

A 2,92.B 2,12 C 0,8 D 2,21 Bai 4: Hâp thu hoan toan 1,792 lit khi

dich Y, thu đươc y gam chât răn khan Gia tri cua y la

A 11,04 B 2,24 C 13,28 D 4,22 Bai 5: Cho 2,24 lit khi CO2 (đktc) đi

qua 500ml dung dich NaOH 0,1M thu đươc dung dich X Cô can dung dich X,

thu đươc m gam muôi khan Gia tri cua m la

A 4,2 B 8,4 C 10,6 D 5,3 Bai 6: Cho 8,96 lit khi CO2 (đktc) đi qua

300ml dung dich KOH 1M thu đươc dung dich Y Khôi lương muôi thu đươc

khi cô can dung dich Y la

Bai 7: Hâp thu hoan toan 4,48 lit khi CO2 (đktc) vao 100ml dung dich gôm

NaOH 1M va KOH 2M, thu đươc dung dich X Cô can dung dich X thu đươc mgam muôi khan Gia tri cua m la

A 12,1 B 10,1 C 22,2 D 21,1 Bai 8: Hâp thu hoan toan 3,36 lit khi CO2

(đktc) vao 200ml dung dich gôm NaOH 0,5M va KOH 0,5M, thu đươc dung

dich Y Cô can dung dich Y, thu đươc a gam chât răn khan Gia tri cua a la

A 35,1 B 15,3 C 13,5 D 31,5 Bai 9 (Trích đề thi CĐ-2012-A/B): Hấp

thụ hoàn toàn 0,336 lít khí CO2 (đktc)

vào 200 ml dung dịch gồm NaOH 0,1M và KOH 0,1M thu được dung dịch X

Cô cạn toàn bộ dung dịch X thu được bao nhiêu gam chất rắn khan?

Bai 10: Hâp thu hoan toan 0,448 lit khi CO2 (đktc) vao 100ml dung dich gôm

NaOH 0,2M va KOH 0,3M, thu đươc dung dich Y Cô can cẩn thân dung dich

Y, thu đươc m gam chât răn khan Gia tri cua m la D 4,0.

Bai 11: Hâp thu hoan toan 2,24 lit khi CO2 (đktc) vao 100ml dung dich Ca(OH)2

0,75M, thu đươc a gam kêt tua Gia tri cua a la D 15,0.

Bai 12: Hâp thu hoan toan 3,36 lit khi CO2 (đktc) vao 100ml dung dich Ba(OH)2

1M, thu đươc m gam kêt tua Gia tri cua m la