Một số vấn đề trong việc sử dụng công thức tính nhanh trong giải toán Hóa học

Một số vấn đề trong việc sử dụng công thức tính nhanh trong giải toán Hóa học THURSDAY, 15... Tuy nhiên, bên cạnh đó, tâm lý đối phó với kỳ thí cũng làm nảy sinh những hình thức học tập

Một số vấn đề trong việc sử dụng công thức tính nhanh trong giải toán Hóa học

THURSDAY, 15 APRIL 2010, 04:04:32

dayhoc

File pdf của bài viết, các bạn và các em có thể download tại địa chỉ:

http://files.myopera.com/saobanglanhgia/phuongphap/Van%20de%20su%220cong?%oOdung?%20thuc.pdf

Sao băng lạnh giá — Lũ Khắc Ngọc 0985052510

MOT SO VAN DE TRONG VIEC SU DUNG

CAC CONG THUC TINH NHANH DE GIAI BAI TAP HOA HOC

Bắt đầu từ năm học 2006-2007, các kỳ thi Tết nghiệp THPT và Tuyên sinh DH-CD đã chính thức

chuyên sang hình thức thi trắc nghiệm đánh dấu một sự thay đôi quan trọng về mặt kỹ thuật trong việc đánh giá chất lượng học sinh Cũng tử đó đến nay, việc đôi mới các phương pháp giang dạy và học tập cho phù hợp với hình thức thi mới cũng liên tục được đặt ra và đạt được những kết quả đáng kê Tuy nhiên, bên cạnh đó, tâm lý đối phó với kỳ thí cũng làm nảy sinh những hình thức học tập tiêu cực mà việc

sử đụng tùy tiện các công thức giải nhanh trong bài tập Hóa học là một điện hình

Trong các bài viết của mình, cũng có đôi lần tôi dé cập tới các công thức giải toán có thé ding trong

bài tập Hóa học (điên hình là “công thức tính nhanh cho bài toán vô cơ kinh điên” Mre = Ú./ “Ta (ạ và các

oxit) + 2.Ống @œù cac) và công thức tính nhanh hiệu suất của phản ứng crackinh ankan mà đã có rất nhiêu thây

cô giáo và các tác gia đã “ăn theo” trong các bài giang sách tham khảo bải viết trén tap chi HH&UD ) Tuy nhiên, khi giới thiệu một công thức giải toán nào tôi cũng luôn luôn cô găng diễn giải công thức

đó một cách dễ hiệu nhất, con đường chứng minh các công thức ấy và các khả năng — giới hạn trong quá

trinh ứng dụng Tất ca đều nhăm một mục đích là đê giúp cho các bạn học sinh dễ dàng tiếp nhận,

hiểu được và vận dụng được trong các tình huồng thích hợp

Như tôi đã nhiêu lần nhân mạnh, một bài toán Hóa học bị chỉ phối bởi nhiêu yếu tố, nhiều đữ kiện

mà 2 yêu tô chủ đạo là: phương pháp giải toán và hiện tượng Hóa học xảy ra trong bài toán đó Vì lẽ đó,

việc phân tách rạch ròi các yếu tô này là không hề đơn giản cùng là phương pháp giải toán đó nhưng trong các phan ứng Hóa học khác nhau sẽ có cách vận dụng khác nhau và ngược lại cùng là phan ứng

Hóa học đó nhưng ghép với các đữ kiện giải toán khác nhau ta có thê phải sử dụng đến các phương pháp khác nhau đê giải

Các công thức tính nhanh khi áp dụng cho các bài tập Hóa học đều có những đòi hỏi hết sức ngặt

nghèo về mặt Hóa học của bài toán mà đề bài không phải lúc nào cũng được thỏa mãn được hết các điều kiện đó Trong khi đó các bài tập trong đề thí ĐH-CĐ luôn có độ phức tạp nhất định về mặt Hóa học người ra đề luôn tìm cách che giấu các “dâu hiệu” giải toán băng các phản ứng Hóa học phức tạp và nhiều giai đoạn trung gian Do đó, việc sử dụng các công thức giải toán trong đề thi ĐH-CĐ là không thực sự hiệu qua và kha thị

Bài viết đưới đây sẽ giúp các bạn có được một cái nhìn đây đủ hơn về các hạn chế của việc sử dụng công thức trong giải toán Hóa học từ đó có những quyết định cân trọng hơn khi theo đuôi phương pháp

học tiêu cực vả mang tinh “mi an liên” nay

1, Các công thức giai toan cân nhiều điều kiện và không phải lúc nào cũng đúng:

Chúng ta đều đã biết và có lẽ đã khá quen với công thức:

Dio, HNO, = 2Myo, = 4yo = 10n,,, = 12n, haya, = 2n so

mm an aa AP LAAN

Sao băng lạnh giá — Lũ Khắc Ngọc 0985052510

Một công thức khác mà tôi đã từng giới thiệu trong bài viết “Phương pháp phân tích hệ số” (và đã

được rất nhiêu người khác “chôm” lại) là công thức tính hiệu suất của phản ứng crackinh anlcan dựa vào KLPT trung bình của hỗn hợp khí trước và sau phản ứng:

H% = l_ -l

s

x100%%

Công thức này nghiệm đúng trong hâu hết các bài toán, vi du:

1, Khi crackinh một ankan thu được hỗn hợp X gôm 3 hiđrocacbon Biết khối lượng mol của ankan

ban đâu gap 1.35 lần khôi lượng mol trung bình của X Hoi có bao nhiêu phân trăm (theo số mol) ankan ban đầu tham gia phản ứng trên?

(Trích đề thi Học sinh giỏi Thành phổ Hà Nội năm 2008)

2, Crackinh C;H;¿ thu được hon hop gom 5 hidrocacbon co KLPT trung binh bang 36.25 Hiéu suat

cua phan ứng crackinh là:

3, Crackinh C,H), thu duoc hén hop chỉ gồm 5 hiđrocacbon có tỷ khối hơi so với H: là 16.325 Hiệu

suât cua phan ứng crackinh là:

4, Crackinh một ankan thu được hỗn hợp khí có tỷ khối hơi so với H; băng 19.565 Biết hiệu suất

cua phan ứng Crackinh là 84% Xác định ankan đã cho

Nhirng trong đê thi ĐH-CĐ khối 4 năm 2008, công thức này không còn đúng nữa!

Khi cracking hoàn toàn một thê tích ankan X thu được 3 thê tích hễn hợp Y (các thê tích khí đo ở

cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất): tí khối của Y so với H; băng 12 Công thức phân tử của X là:

(Trích đề thi tuyển sinh ĐH — CÐ khỏi 4 — 2008)

Đề bài cho phản ứng hoàn toàn hay:

H% = ( - 1|x100%=100% — M, =2M, =2x2x12=48 — vonghiém ????

M ~

=_ Công thức (Ống quái che ancel cd 3d nhém OH bang số cucbun

- Công thức - -2z-=n+0,5 =€,5

Nancot

Công thức này có đáng dé học thuộc không, khi mà trong chương trình ta chỉ học 2 rượu thỏa

mãn đặc điêm này là C;H,(OH); và C;H:;(OH); ???? Hơn nữa, vác suất đê đê bài cho đúng dữ kiện vê

Ó›, ancol và điêu kiện: “Biệt ancol có sô nhóm —OH băng sô C” là vô cùng thấp!!!

Sao băng lạnh giá — Vii Khae Ngoc 0985052510

dùng đề tính nhanh các bải toán lién quan dén phan tng oxh hoan toan hén hop gém Fe va cac oxit của nó Đền nay, công thức này đã trở nên hết sức phô biển, các giáo viên và học sinh hoàn toàn không còn “lạ lâm” gì với nó Công thức này cùng với phương pháp “quy đôi nguyên tử” được xem là 2 phương pháp giải nhanh nhất cho các bài toán loại này Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng đúng!

Trong các bài toán dưới đây, dùng công thức tính nhanh hoặc “quy đôi nguyên tir” co thé la cach

lam nhanh nhat:

1, Nung m gam bột sắt trong oxi thu được 3 gam hồn hợp chất răn x Hòa tan hết hỗn hợp X trong

dung dịch HNO: (dư) thoát ra 0.56 lít (ơ đktc) NO là san phẩm khư duy nhât Giả trị cua mì là:

(Trích dé thi tuyén sinh DH — CD khéi B — 2007)

2, Cho 11.36 gam hén hop gém Fe, FeO, Fe,0; va Fe:O; phản ứng hết với dung dịch HNO: loãng

(dư) thu được 1.344 lít khí NO (san phâm khử duy nhật ở đktc) và dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu

được m gam mudi khan Giả trị cua m là:

(Trích đề thi truyền sinh ĐH — CÐ khối 4 — 2008)

3, Hòa tan hết m gam hỗn hop Fe, Fe,O3 Fe;O,4 trong dung dich HNO; dac nong du duoc 448 ml

khí NO: (ở đktc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng được 14.52 gam muối khan Giả trị của m là:

4, Hoa tan hoan toan 49.6 gam hỗn hợp X gom Fe FeO, Fe:O: Fe:O; băng dung dịch HạSO: đặc nóng thu được dung dịch Y và 8.96 lít khí SO» (đktc) Khôi lượng muôi thu được khi cô cạn dung dich Y

la:

5, Cho 11.6 gam hon hop X gom Fe, FeO, Fe.0; vao dung dich HNO; loang du duoc V lit khi Y

(dktc) gam NO va NO: có tỉ khối hơi so với Hạ là 19 Mặt khác, nêu cho cùng lượng khi hén hop X trên

tác dụng với khí CO dư thi sau phan ứng hoàn toàn được 9 52 gam Fe Gia tn cua V la:

6, Dé m gam Fe trong không khí một thời gian được 7.52 gam hồn hop X gém 4 chất Hòa tan hết X

trong dung dịch H:SO; đặc nóng dư được 0.672 lit khi SO, (san pham khu duy nhat ơ đktc) va dung dich

Y Cô cạn cần thận dung dịch Y được m; gam mmuôi khan Gia tri cua m và m; lân lượt là:

Nhirng trong bai toadn diroi day, ca “phirong phap quy đổi nguyên ti” và công thức tính nhanh ở trên đêu chi đảng “vách dép” về tốc độ nêu so với một công thức khác:

Hòa tan hoàn toàn 34.§ gam một oxit sắt dạng FezO, trong dung dịch H;SO; đặc nóng Sau phản

Sao băng lạnh gia — Lũ Khắc Ngọc 0985052510

Quá trình phản ứng trong bài có thé tóm tắt lại trong sơ dé:

Fe, O —#š®—> dd (Fe”, O?) + SO, †

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn electron ta có hệ phương trình:

m_m =m +m„ = 56x + löy = 31.85 gam

Do đó Oxit da cho la Fe3;O4

© Cách 2: Dùng công thức tỉnh nhanh

34,8 - 25,2

3

®© Cách 3: Dùng công thức tỉnh nhanh khác

Taco: ny =n, = 2Ms9, = 0,15 mol > M = 015 232 > Fe,O,

Một ví dụ khác là một câu được đánh giá là “khó” trong dé thi DH-CD khéi A nam 2009:

Hòa tan hết m gam ZnSO: vào nước được dung dịch X Cho 110 ml dung dịch KOH 2M vào X_ thu được a gam kết tủa Mặt khác nêu cho 140 ml dung dịch KOH 2M vào X thi cũng thu được a gam kết

tua Gia tri cua m 1a

Cách 1: Tỉnh lân lượt theo từng bước phản ứng

Ở đây lượng KOH trong 2 trường hợp là khác nhau nhưng lượng kết tủa lại băng nhau—> dé Zn™*

bảo toàn thì ở trường hop 1, san pham sinh ra gồm Zn(OH)› và Zn” dư còn ở trường hợp thứ 2 sản phâm sinh ra gôm Zn(OH); và ZnO}

Ở cả 2 trường hợp ta đều có phản ứng tạo thành kết tủa: Zn” +2OH —> Zn(OH), Ì} (1)

_ 0.11x 2

or = 0,11 mol

VỚI n_ =—n

2

Ở trường hợp 2 còn có thêm phản ứng tạo ra ion zincat: Zna” + 4OH -> ZnO‡” (2)

— (0.14-0.11)x2

VỚI n_ =

Tr7

n

Sao băng lạnh giá — Lũ Khắc Ngọc 0985052510

Do đó m = 20.125 gam

` Công thức trên hoàn toàn có thê xảy dựng được một cách don giản từ ppt (1) và (2)!

Nếu chỉ nhìn vào 2 cách làm trên, nhiều người sẽ cho rằng cách sit dụng công thức tính nhanh ở trên là nhanh hơn hăn so với cách 1, tuy' nhiền, việc nhớ chính vác được một công thức nh vậy khi đi thì không hệ đơn gian Hơn nữa, trong bài tập này, f4 còn một cách làm khác hoàn toàn không can ding dén cong thirc ma co phan còn đơn gian và nhanh hơn cách sứ dụng công thức rất nhiều:

Cách 3: Phương pháp biện luận bất phương trình

Vì trường hợp 1 KOH thiếu trường hợp 2 KOH lại đư (so với phản ứng tạo kết tủa) do đó, số mol

ZuSO: phải năm trong khoảng (0.11:0.14) và khối lượng ZnSO; tương ứng phải năm trong khoảng

(17.71:20.125) Xét ca 4 đáp án thì chỉ có B là thoa mãn

= Bai todn: Cho hon hợp X gôm H; và 1 anken co M=2a nung X vor Ni ———> Khéng lam mat meu dung dich

brom va co ty khotla 2b Lim cong thuc phan tt cua anken:

= Công thức : Sô nguyên tử cacbon ong anken 7u-a) (*)

C Chu j: Day la trường hợp đề cho luôn là hẻn bợp Y lam mắt màu brom._Nếu hỗn hợp Y không làm mất màu

brem: thì so rguyên từ cacben tính theo công thức : — = a (Công thức cực khó nhớ!! Tốt nbat

khong nên nhớ).Mía đề đại bọc có cho chỉ cho dạng tính theo công thức (®)

= Vidu: Cho hon hop XY gom H, va I anken c6 M~12 nung X voi Ni

và có f} khối là 16 Tìm công thức phân tử của anken:

© _ Giải: phân tích đề : M=12=2a ^¬a=6 Tương tự :u: ra b=ẽ

- Mat khac Y khong tam mdt mau dd Brom suy ra Heasse¿

- Vay anken la- CH;

Không lam mat mau dung dich brom

6(8~1)_

7(8-6)

Cong thirc phitc tap nay co dang dé nhe khong, khi ta co thê giải bài toán vi du mét cach citing rat

don gian nhir sau:

Bảo toàn khối lượng cho phản ứng hiđro hóa, ta có:

Gia sử trước phản ứng có 8 mol hỗn hợp khí —> sau phản ứng có 6 mol hên hợp khí

Sö mol khí giam (2 mol) chính là sô mol anken ban đầu —-> M_ = ——— =42 >> C.H,

Như vậy là rõ ràng việc sử dụng công thức tính nhanh khi giải toán Hóa học chưa chắc đã là giải

pháp nhanh nhất và tối ưu nhất Mỗi công thức đều có "khả năng ứng dụng” có giới hạn, phụ thuộc vào việc “ta có những đữ kiện gì” và “ta can đữ kiện gì”

3, Rất nhiều cong thitc gidi toan co “nguồn gốc chung” với nhan và ta không nên tôm thời gian vào việc học từng công thitc riéng le ma hay học va năm cho vững cái “nguồn gốc chung” ay:

Sao băng lạnh giá — Lĩ Khắc Ngọc 0985052510

B Kỹ xảo tăng giảm khôi lượng "

Bài toán cho khi oxi hóa rượu = “Moe T6 MuamicCS© Mein =2

Bai toán cho khi oxi hoa andehit Mu» JO)” = Mace = Maing =16

Tông hợp cả hai quá trình trên: => Maing =14

Ancol n chức ~ Na==Š 22n

Acid n chite + NaOH $22n

Este + NaOH 3 Suy ra géc R’ la CHi-

Bài toan cho m gam chat béo tác đụng vừa di voi a (mol) dd NaOH Cé can dung dich thu duge X

gam xa phong :

DO Céng thie: X =m +=

¬ Vidu: (KB-08): Cho 17,24 gam chất béo tác đụng vừa đủ với 0.06 (mol) đđ NaOH

Cô cạn dung địch thu được khối lượng xà phòng 1a:

¬ Giải : m= 17,24 + 17,8 (g)

- Bài toán cho m (g) mudi amin cia aminoaxit tac dung vita di voi a (mol) OF (NaOH,BaO8 )

cé khoi lirong b (g) cé can dung dich sau phản ứng thu được X gam muôi khan:

53 X=m+b-”@)

= Chú ý: Với nhưng bài tập nhất định cân linh hoạt công thức:

Vi du với công thức trên: Nêu bazơ là Ba(OH)›

Suyra b = 85.5a = X=m+58.25.a hay X =m += npacon; (gz)

Hoàn toàn tương tự Nếu NaOH ®&=>X=m+”.a (8)

=_ Công thức tính nhanh khi cho hôn hợp kim loại tác đụng với acid:

Acid dién hinh Voi H2SO¢ icing Vai HCl

Loai axit

Aad loa I (HCl, Dyes* Mx “~ 96.ny, Ms“ Na ^~ 71 nụ

H;SO¿;s„ ) sinh ra

nH›;(mel)

H:SQ & cho ra naaue (:S, SO:,S) Với HNO): tạo ra nae+ys Acid loại HI (H;SO,e, | m+=mxr+ 48 nạ Itus“tyt+ Õ2, Hạ cày

Các giá trị esẹa = J§ng, ø

ŠPIVH, N0,

lùng,

— Công thức tính nhanh khi cho m (g) hôn hợp axit kim logi tac dung hét với acid lượng vừa đủ chỉ

cho ra muôi va H;O( không kem san phâm khi)

Myfoxi = Mos ~ 80.nu,s0, My geds = Moe ~ = Rựci Muti = Meas > 54 NHNO,

= Chu y : Day la 3 trường hợp thông dụng nhát nhưng biệt đầu đê lại cho tác dụng với acid

HO

Công thức tính : mmw¿¿: = meu:+ 71 NH POs

C ông thức tính khi nhiệt phân hoàn toàn muôi nitrat của hôn hợp kim Ìoqi ( 'Ngoại trừ Fe”,

XH, ) được 4 gam chât ràn X

Dé bai cho m; gam kim loai va m) gam mudéi nitrat trong img: —pniyo- = "=k

£2

= Muôi của km loại nhóm 1A và =_ Muôi của cac kim loại khác (Đứng trước

27my+#4ma

<> A=m,-S4k=——

23m;+8mz;

=> A=m,-l6k“=