Với suy nghĩ và trong thực tiễn làm công tác giảng nhiều năm tôi soạn thảo đề tài: “Một số phương pháp giải bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng” nhằm tổ[r]
Trang 1A- 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 đợc kiến thức sách giáo khoa Song bên cạnh đó,một nhiệm vụ không kém phần quan trọng là đào tạo và bồi dỡng nhân tài cho đấtnớc Nhiệm vụ đó đợc cụ thể hoá bằng kiến thức mà các em có đợc khi vào họccác ban khoa học tự nhiên ở THPT và thành tích các em thi vào các trờng chuyênTỉnh và Bộ
Cấu trúc đề thi học sinh giỏi chủ yếu là câu hỏi và bài tập nâng cao, nhằmchọn đúng đối tợng học sinh khá giỏi Trong Hoá học cơ sở lợng kiến thức mangtính bao quát, tổng thể của chơng trình Hoá học phổ thông nên bài tập nâng cao cóthể phát triển ở nhiều dạng Trong số đó, một dạng bài tập mà ta thờng xuyên gặptrong cấu trúc đề thi học sinh giỏi là: “Xác định công thức hoá học của chất”
II- Mục đớch, nhiệm vụ của đề tài:
Trớc tình hình chung hiện nay Việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất
và đời sống ngày nay càng phát triển mạnh và mở rộng Do đó việc cải thiện cáctrang thiết bị, dụng cụ máy móc Việc đa công nghệ tiên tiến vào mọi lĩnh vựcnhằm phát triển kinh tế, bảo vệ an ninh quốc phòng là rất cần thiết
Để đạt đợc mục tiêu đó thì mỗi quốc gia phải định hớng đào tạo nhân tài từtrong trờng học theo các chuyên ngành khác nhau Chuyên ngành hoá học là mộttrong những chuyên ngành có nhiều ứng dụng trong thực tiễn cuộc sống Nó phục
vụ cho nhiều chuyên ngành khác phát triển Vì vậy một việc rất cần thiết là ngay từcấp cơ sở trong hệ thống trờng học phổ thông nên hình thành và đào tạo khối mũinhọn 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 dỡng họcsinh giỏi cũng nh khắc sâu kiến thức cho các em trong chơng trình THCS
- Đối với học sinh: Giúp các em biết phân chia đề ra từng dạng nhỏ và định hớng
đ-ợc phơng pháp giải loại bài tập này
IV Phương phỏp nghin cứu:
Đây là dạng bài tập khó luôn làm vớng mắc học sinh, bởi vậy để các em tháo gỡ
đ-ợc vớng mắc này, trong quá trình dạy bồi dỡng tôi đã tìm hiểu, nghiên cứu đa ra
ph-ơng pháp giải Cách thức khai thác suy luận lô gíc để loại trừ các trờng hợp và chọn
đợc tên chất, đây cũng là dạng thờng xuyên bắt gặp trong quá trình các em làm bàitập trong các tài liệu nâng cao chơng trình THCS
Theo tôi, có thể phân chia dạng này thành hai dạng bài tập nhỏ nh sau:
1- Xác định chất dựa vào thành phần định tính
2- Xác định chất dựa vào thành phần định lợng
ở đây tôi chỉ xin trình bày cụ thể hoá dạng bài tập xác định chất dựa vào sựphân tích định lợng
B - Giải quyết vấn đề
Trang 2I- 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 vớng mắc Đặc biệt là khi gặp bài tập dạng xác định chất dựa vào sựphân tích thành phần định lợng Cụ thể khảo sát về chất lợng làm bài dạng này khicha áp dụng đề tài này vào giảng dạy nh sau ( Đối với 30 em học sinh)
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 t duy suy luận lô gíc của học sinh còn cha cao và không tìm tòi
- Việc nắm kiến thức cơ bản của học sinh còn cha chắc chắn
- Kỹ năng giải bài tập dạng này cha 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 đợc hình thành là do rèn luyện, vậy rèn luyện học sinh ở dạng bàitập này là nh thế nào? Theo tôi nên phân chia nhỏ dạng để học sinh dễ tiếp cận nắm
đợc cách giải cụ thể Dạng này tôi chia làm hai dạng nhỏ nh sau:
a) Dựa vào thành phần định lợng để xác định các chất trên chuỗi phản ứngchữ cái
b) Phân tích định lợng, dựa vào phản ứng hóa học để xác định một (hoặc vàichất trong hỗn hợp)
ở mỗi dạng đều giới thiệu những bớc cơ bản để học sinh định hớng giải
* Lu ý: Các ví dụ đều lấy trong các đề luyện thi học sinh giỏi
1- Dạng bài tập dựa vào thành phần định lợng để xác định các chất trênchuỗi phản ứng chữ cái
Một số ví dụ cụ thể.
Cách giải:
- Dựa vào dữ kiện đề cho, ( đặc biệt lu ý đến tỉ lệ về lợng) để lập ra sơ đồ
mối quan hệ giữa các chất, tính toán định lợng liên quan
- Phân chia trờng hợp ( kết hợp với phân tích định tính) để loại trừ các hợp chất có liên quan, tìm ra tên các chất
- Viết phơng trình biểu diễn mối quan hệ các chất
Trang 3Bài tập 1: Khi nung nóng một lợng cân của một chất rắn A tạo ra 0,6 g chất rắn B
và khí C Sản phẩm B của sự phân huỷ đợc mang hoà tan hoàn toàn vào nớc tạo radung dịch chứa 0,96g chất G d Sản phẩm khí C cho đi qua dung dịch chất Đ d tạo
ra 2,76g chất E Khi cho tơng tác dung dịch nớc 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 chất nào.Viết ph ơng trìnhphản ứng tơng ứng
Hớng dẫn: (ở đây tôi không giải cụ thể mà chỉ hớng dẫn học sinh tìm tòi lời
giải)
- Giáo viên hớng 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)
* Trờng hợp 2: B là oxit của kiềm thổ
- Thực hiện tơng tự trờng hợp 1 → M = 14 (loại)
Vậy A là muối của Li, nhng 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 đợc với
CO2 hoặc (SO2) thì Đ là những chất nào?
+ Xét các trờng hợp của Đ và của C
Trang 4khi xét các trờng hợp trên, dựa vào lợng của C và Đ
Suy ra khối lợng mol của kim loại M
n = 2;n = 3 đều loại+ Các trờng hợp còn lại xét tơng tự, kết quả đều không phù hợp suy ra Đ là KOH, E là K2CO3
+ Các phản ứng xảy ra là:
Li2CO3 ❑t
o
Li2O + CO2(1)
CO2 + 2KOH → K2CO3 + H2O
(3)
K2CO3 + 2 LiOH → Li2CO3 + 2KOH (4)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 đợc tạo thành từ các nguyên tố đó, thờng sử dụng
để nhuộm màu lửa của pháo bông, pháo hoa thành màu đỏ và dung dịch của nó cómôi trờng trung tính Xác định các nguyên tố A,B, X và vị trí của nó trong bảng hệthống tuần hoàn
Trang 5A, B, X phải thuộc loại nào?
B, X phải là những kim loại mạnh suy
ra A, B, X chỉ có thể là kim loại kiềm hoặc kim loại kiềm thổ - vì các nhóm còn lại không có đủ 3 kim loại đều mạnh
+ 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 lợng
Trang 6Giả sử trong hợp chất đầu nguyên tố A chiếm 42,6 % ta có:
+ Các giá khác đều không thoã mãn
Vậy trong hợp chất đầu phải có Na
+ m = 1 → MB = 9 → B là Beri ( Be) khi đó hợp chất có dạng:
NaxBeyHz → hợp chất này không tồn taị
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 đợc m gamhai kim loại A và B Cho m gam A và B ở trên vào dung dịch HCl d tạo ra 0,896l H2
và còn 0,64g kim loại A hoá trị II Cho A phản ứng hết với H2SO4 đặc nóng thu đợc0,224l SO2 (Các thể tích khí đo ở đktc)
a) Tìm m = ?
b) Tìm công thức của hai Oxit trên
Trang 7xFe + yH2O(5)
Sè mol H2 ë ph¶n øng (5) lµ: 0,07 - 0,01 = 0,06 (mol)
Theo (5): n FexOy = 0 ,06
y mol
Trang 8Bài 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
MA, MB, Mc là khối lợng mol nguyên tử các nguyên tố
- Với các hợp chất vô cơ tỷ lệ tối giản giữa x, y, z thờng cũng là giá trị các chỉ số cần tìm
Trang 9Bài tập1: Phân tích một hợp chất vô cơ A có thành phần % theo khối lợng của
Ta có tỷ lệ số mol các nguyên tố Cu; S; 0 là :
Vậy A có công thức hoá học CuS04
Bài tập 2 : Đốt cháy hoàn toàn 13,6g hợp chất A, thì thu đợc 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 lợng nguyên tố S và H là
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 lợng có tỉ khối đốivới không khí là O,552 Hãy tìm thể tích không khí vừa đủ để đốt cháy 13,44 lít khí X(đktc)
Trang 10Cách 1: Các khối lợng của các nguyên tố trong một hợp chất thì tỉ lệ với nhau nên
Suy ra công thức hoá học của chất X là CH4 (Mê tan)
Phơng trình hoá học của CH4 (Mê tan) :
CH4 + 2O2 ❑t o
→ CO2 + 2 H2O 1mol 2mol
Ta suy ra trong 1 mol X có :
+ 75% 16g = 12g hay 1 nguyên tử C+ 25% 16g = 4g H hay 4 nguyên tử H Công thức hoá học của X có dạng : (CH4)n n N*
Phơng trình (*) trong toán học đợc gọi là phơng trình nghiệm nguyên
Bài tập 4: Đốt cháy hoàn toàn 0,44g một chất A (Gồm các nguyên tố C, H và O )
ngời ta thu đợc hỗn hợp B
Cho hỗn hợp khí lần lợt 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 lợng của hỗn hợp A biết rằng P2O5 hút nớc
và KOH hoà tan CO2
2 Viết công thức hoá học của chất A biết khối lợng 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 phơng 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 lợng nớc sinh ra sau phản ứng là0,36g vì P2O5 hút nớc
+ Bình thứ hai nặng thêm 0,88g nghĩa là khối lợng CO2 sinh ra sau phản ứng là0,88g vì CO2 tan trong KOH
Do đó ta có khối lợng C có trong 0,44g chất A là :
mc = 12⋅ 0 ,88
44 = 0,24 (g)
Trang 11- Gọi a là số mol chất nói trên đã dùng Viết phơng trình phản
ứng, đặt số mol a vào phơng trình và tính số mol các chất có liên quan
- Lập hệ phơng trình, giải hệ
Trang 12Bài tập 1: Hoà tan hoàn toàn 7,2g một kim loại hoá trị II bằng dung dịch HCl, thu
Vậy A là kim loại Mg
Bài tập 2: Hoà tan một lợng Oxit kim loại hoá trị II bằng dung dịch H2S04 10% vừa đủ thu đợc một dung dịch muối có nồng độ 11,8% Tìm tên Oxit đã dùng
11, 8
100 → 100(M +96)=11 ,8 (M+996)
M=24 , 36(Magie)
Một số bài tơng 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 đợc 36ml CO2 và 13ml oxi Hãy xác định công thức hoá học của hai chất khí A và B đó
Giải:
Phơng trình hoá học phản ứng cháy của khí A :
4C2xHy + (8x + y)O2 ❑t o
8x CO2 + 2yH2O (1) 4mol (8x + y)mol 8xmol
6mol ? V1 ml ? V2 mol
Phơng trình hoá học của phản ứng cháy của khí B:
2CxH2x + 3xO2 ❑t o
2xCO2 + 2x H2O (2)
Trang 132mol 3xmol 2xmol
6mol ? V1 / ml ? V2 mol
Khi làm lạnh thì hơi nớc hoá lỏng; trong khí nhiên kế còn lại khí CO2 và khí oxi d
Oxi còn d 13ml nên thể tích oxi tham gia các phản ứng cháy là:
Thay x = 2 vào (a), ta có y = 10
Bài tập 4: Cho vào một khí nhiên kế 10ml chất khí A (gồm C và H ) và oxi d Cho nổ
và làm lạnh, thể tích hỗn hợp thu đợc 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
Trang 14Bài tập 5: A là một khối lợng kim loại hoá trị II Nếu cho 2,4 g A tác dụng với 100ml dung dịch HCl 1,5 M thấy sau phản ứng vẫn còn 1 phần A cha tan hết Cũng 2,4 A nếu tác dụng với 125ml dung dịch HCl 2M thấy sau phản ứng vẫn còn d axít Xác định kim loại A
Bài tập 6: Hoà tan hoàn toàn 4g một Oxit kim loại hoá trị III, bằng dung dịch HN03 37,8 %( vừa đủ ) thu đợc dung dịch muối có nồng độ 41,72%
- Dạng đốt cháy (hay phân tích ) a (g) một hợp chất hữu cơ A gồm C,
H, 0 ta thu đợc b (g) C02 và c (g) H20 Lập công thức của A, Biết khối lợng
Trang 15Bài tập 1: Đốt cháy 4,5 g hợp chất hữu cơ A Biết A chứa C, H, 0 và thu đợc
Vì lợi nhuận, một số hãng sản xuất đã pha chế Melamine vào sữa gây ra nhiều tác hại
đối với sức khoẻ ngơì tiêu dùng
Đốt cháy hoàn toàn a gam Melamine bằng một lợng không khí vừa đủ, sau phản ứng thu đợc một hỗn hợp gồm 0,3 mol CO2, 0,3mol H2O và 2,1 mol N2
Trang 16Hãy tính a, xác định công thức phân tử Melamine, biết rằng phân tử khối của Melamine(M) có giá trị nằm trong khoảng 84 < M < 160 và không khí có chứa 20% O2, 80% N2
theo thể tích ( Trích đề thi giáo viên giỏi Tỉnh năm học 2009-2010)
Ta có : n CO2 = 0,3mol → nC = 0,3mol → n O2 = 0,3mol
n H2O = 0,3mol → nH = 0,6 mol → n O2 = 0,15mol
Theo định luật bảo toàn khối lợng ta có số mol O2 tham gia phản ứng (1) là:
Vậy công thức của Melamine là C3H6N6
Theo định luật bảo toàn khối lợng ta có:
a + 0,45 32 = 0,3 44 + 0,3 18 + 0,3 28
→ a = 12,6 (g)
H20 Biết tỷ khối hơi so với hiđro bằng 15 Lập công thức phân tử của A (Học sinh
tự giải)
* Ngoài ra còn 1 số dạng về lập công thức dựa theo quy tắc hoá trị (đây là
dạng đơn giản nên các em tự tham khảo )
IV- Kết quả:
Sau thời gian áp dụng đề tài này vào giảng dạy tôi thấy chất lợng học sinh đợc nâng cao lên rõ
rệt Trong lớp đã có rất nhiều em làm đợc những bài toán hoá học khó về “Lập công thức dựa theo thành phần định lợng”( áp dụng với 30 em học sinh)
Hiểu và giải thông
thạo
Biết cách giải nhng cha thành thạo Cha biết cách giải
Trang 17thác triệt để các dữ kiện của đề cho Phạm vi đề tài này khụng chỉ ỏp dụng để giảicỏc bài tập thụng thường mà cũn cú thể triển khai cho bồi dưỡng học sinh khỏ, giỏi
để cỏc em tự tin tham gia cỏc kỳ thi học sinh giỏi cấp thị cấp Tỉnh cũng như cỏctrường chuyờn
I Bài học kinh nghiệm:
Khi cha tìm đợc hớng giải cần đặt các câu hỏi trớc các dữ kiện để suy luận, không
đợc chán nản Dù cho cách em sống ở vùng còn gặp nhiều khó khăn về cơ sở vậtchất Nhng những khám khá về hoá học mà cô trò tìm ra sẽ làm các em yêu mônhọc, yêu quê hơng đất nớc và có nhiều mơ ớc cho tơng lai sau này, các em sẽ đợchọc ở các khối khoa học tự nhiên, chắp cánh cho những ớc mơ hoài bão để trởthành những kĩ s, bác sĩ hoặc những ngời giáo viên đứng trên bục giảng, và tôimong rằng sáng kiến này sẽ giúp các em giải bài tập hoá học về lập công thức đơngiản và khoa học hơn
II: Tài liệu tham khảo:
- SGK hóa học 8,9
- SBT hóa học 8,9
- Các đề thi học sinh giỏi Thị, Tỉnh
- Các đề thi khảo sát giáo viên và học sinh
- Trớch “Húa học cơ bản và nõng cao” lớp 9
- Đề thi giáo viên giỏi Thị , Tỉnh
III Kiến nghị đề xuất
Để có thể đạt đợc kết quả cao trong các kỳ thi học sinh giỏi vào các trờng chuyênTỉnh và Bộ… hoăc một số em có định hớng vào các ban khoa học tự nhiên theotôi: Các địa phơng cần có sự quan tâm hơn nữa để các trờng cơ sở có thể tạo ranhững lớp mũi nhọn, tập hợp đợc nhiều học sinh khá, thuận lợi cho việc bồi dỡngchuyên môn Để làm tốt điều này thỡ giữa giỏo viờn và học sinh cần cú một tinhthần cố gắng, lũng say mờ đối với mụn học để từ đấy chắp cỏnh cho cỏc em vươntới những hoài bóo ước mơ cho tương lai sau này, trở thành Bỏc Sỹ hay nhữngngười giỏo viờn đứng trờn bục giảng, hay những kỹ sư dầu khớ
Giỏo viờn phải tớch cực sử dụng đồ dựng dạy học, làm nhiều thớ nghiệm cú liờnquan đến nội dung của bài học, tiết học để kớch thớch hứng thỳ học tập cho họcsinh, gắn liền lý thuyết với thực tiễn Áp dụng cụng nghệ thụng tin một cỏch hợp lý
để cú hiệu quả cao hơn trong mỗi tiết dạy, đổi mới phương phỏp dạy học, cuối mỗibài học giỏo viờn nờn cho học sinh vẽ bản đồ tư duy để hệ thống lại kiến thức đặcbiệt với những bài luyện tập, ụn tập
Muốn làm tốt điều đú thỡ phũng thớ nghiệm cần cú đủ hoỏ chất, phũng thực hànhcần phải đảm bảo yờu cầu để khụng ảnh hưởng đến sức khoẻ của giỏo viờn và họcsinh (mỗi trường nờn cú tủ đựng húa chất chống độc) Hàng năm nhà trường cần
bổ sung cỏc dụng cụ, hoỏ chất đó hết hoặc đó bị hư hỏng