Nâng cao hiệu quả học tập của học sinh thông qua dạy học chuyên đề nhôm và hợp chất của nhôm – hóa học lớp 12

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT BÌNH XUYÊNBÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN Tên sáng kiến: Nâng cao hiệu quả học tập của học sinh thông qua dạy học chuyên đề nh

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT BÌNH XUYÊN

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN

Tên sáng kiến: Nâng cao hiệu quả học tập của học sinh thông qua dạy học chuyên đề

nhôm và hợp chất của nhôm – Hóa học lớp 12

Tác giả sáng kiến: Nguyễn Thị Thu Hằng

* Mã sáng kiến: 31.55.02

Vĩnh Phúc, năm 2019

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN

Tên sáng kiến: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề qua dạy học tích

hợp chủ đề: Phân bón hóa học và sức khỏe cộng đồng

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN

Tên sáng kiến: Nâng cao hiệu quả học tập của học sinh thông qua dạy học chuyên đề

nhôm và hợp chất của nhôm – Hóa học lớp 12

Tác giả sáng kiến: Nguyễn Thị Thu Hằng

* Mã sáng kiến: 31.55.02

6 Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu hoặc áp dụng thử 5

Phần 2: Hệ thống các dạng bài tập đặc trưng và phương pháp giải 18

10 Đánh giá lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng sáng

kiến theo ý kiến của tác giả và theo ý kiến của tổ chức, cá nhân đã tham gia

10.1 Đánh giá lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng

10.2 Đánh giá lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng

11 Danh sách những tổ chức/cá nhân đã tham gia áp dụng thử hoặc áp dụng

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN

1 Lời giới thiệu

Mấy năm trở lại đây, đề thi THPT Quốc Gia tập trung chủ yếu vào kiểm trakiến thức lớp 12 của học sinh Với cách thức xét hai trong một kì thi (vừa xét tốtnghiệp, đồng thời xét điểm để tuyển sinh vào các trường đại học), ôn thi THPT QuốcGia càng trở nên quan trọng thậm chí là căng thẳng, khốc liệt Việc đó đòi hỏi học sinhphải ôn luyện nghiêm túc, tập trung cao độ, và vì thế rất cần đến vai trò dẫn dắt, địnhhướng học của người thầy

Với môn hóa nói riêng, nhận thức rõ việc định hướng học sinh học, ôn tập trọngtâm rất quan trọng do đó trong quá trình giảng dạy tôi cố gắng xây dựng những mảngkiến thức, chuyên đề ôn thi để giúp học sinh tiếp thu kiến thức nhanh, vận dụng linhhoạt để giải toán Một trong những chuyên đề dạy học mà tôi lựa chọn xây dựng nhằmgiúp học sinh được củng cố các phương pháp giải toán cũng như rèn luyện và phát

triển khả năng tư duy trong sáng kiến của mình, đó là chuyên đề “Nhôm và hợp chất của nhôm” Đây là một nội dung quan trọng trong chương trình hóa học lớp 12 cũng

như trong đề thi THPT Quốc Gia Thời lượng kiến thức của chuyên đề này chiếm khánhiều với ba tiết lí thuyết, hai tiết luyện tập, chưa tính đến tiết thực hành

2 Tên sáng kiến:

Nâng cao hiệu quả học tập của học sinh thông qua dạy học chuyên đề nhôm và hợp chất của nhôm – Hóa học lớp 12

3 Tác giả sáng kiến:

- Họ và tên: Nguyễn Thị Thu Hằng

- Địa chỉ tác giả sáng kiến: Hương Canh – Bình Xuyên – Vĩnh Phúc

- Số điện thoại: 0983893485 E_mail: thuhangc3bx@gmail.com

4 Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến: Nguyễn Thị Thu Hằng

5 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến:

Áp dụng cho học sinh lớp 12, chương kim loại kiềm – kiềm thổ – nhôm

6 Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu hoặc áp dụng thử

Áp dụng thử vào tháng 12/2018 - 02/2019

7 Mô tả bản chất của sáng kiến:

Sáng kiến của tôi gồm ba phần chính:

- Phần 1: Hệ thống kiến thức cơ bản bám sát chương trình sách giáo khoa

Trong phần này, sau khi hệ thống những kiến thức cơ bản về nhôm và hợp chất củanhôm, tôi có xây dựng một giáo án bài luyện tập áp dụng phương pháp dạy học tíchcực nhằm giúp HS củng cố lại kiến thức cũng như hiểu bài sâu hơn để vận dụng giảibài tập tốt hơn

- Phần 2: + Hệ thống các dạng bài tập đặc trưng và phương pháp cơ bản để giải bài tập

+ Hệ thống bài tập trắc nghiệm được sắp xếp theo bốn mức độ: Nhận biết,thông hiểu, vận dụng và vận dụng cao

+ Bài kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh sau khi học xong chuyênđề

- Phần 3: Phân tích và xử lý kết quả thực nghiệm

PHẦN 1: HỆ THỐNG KIẾN THỨC

A NHÔM

I VỊ TRÍ TRONG BẢNG TUẦN HOÀN, CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ

- Vị trí: Nhôm ở ô số 13, thuộc nhóm IIIA, chu kì 3 của bảng tuần hoàn

- Cấu hình electron nguyên tử: [Ne]3s23p1

- Nhôm có số oxi hóa +3 trong các hợp chất

1 Tác dụng với phi kim

Nhôm tác dụng trực tiếp và mạnh với nhiều phi kim như O2, Cl2, S, …

- Nhôm tự bốc cháy khi tiếp xúc với khí clo

2Al + 3Cl2 → 2AlCl3

- Khi đốt, bột nhôm cháy trong không khí với ngọn lửa sáng chói, tỏa nhiều nhiệt

4Al + 3O2 t o

  2Al2O3 Oxit nhôm rất bền ngăn cản không cho oxi tác dụng sâu hơn, đồng thời màngoxit này lại rất đặc khít không thấm nước nên bảo vệ nhôm không bị ăn mòn

2 Tác dụng với axit

- Với HCl, H2SO4 loãng: Nhôm dễ dàng khử ion H+ trong dung dịch HCl và H2SO4loãng thành khí H2

Al + 3HCl → AlCl3+ 3/2H2↑

- HNO3 loãng, HNO3 đặc, nóng và H2SO4 đặc, nóng: Nhôm có tính khử mạnh nên

khử N+5, S+6 xuống số oxi hóa thấp hơn

8Al + 30HNO3 t o

  8Al(NO3)3 + 3N2O↑ + 15H2O2Al + 6H2SO4 đặc t o

  Al2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O

Chú ý: Al bị thụ động bởi dung dịch axit H2SO4 đặc, nguội hoặc HNO3 đặc, nguội

Vì vậy, có thể dùng thùng nhôm để chuyên chở những axit đặc, nguội này.

3 Tác dụng với oxit kim loại:

Ở nhiệt độ cao, Al khử nhiều ion kim loại trong oxit kim loại như (Fe2O3, Cr2O3, CuO,

…)

2Al + Fe2O3 t o

  2Fe + Al2O3 Phản ứng trên gọi là phản ứng nhiệt nhôm Nhiệt lượng do phản ứng tỏa ra rấtlớn làm sắt nóng chảy nên phản ứng này được dùng để điều chế một lượng nhỏ sắtnóng chảy khi hàn đường ray

4 Tác dụng với nước:

Nếu phá bỏ lớp oxit trên bề mặt nhôm (hoặc tạo thành hỗn hống Al – Hg), thìnhôm sẽ tác dụng với nước ở nhiệt độ thường

2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2↑

Nhưng phản ứng trên nhanh chóng dừng lại vì lớp Al(OH)3 không tan trongnước đã ngăn cản không cho nhôm tiếp xúc với nước

Những vật bằng nhôm hàng ngày vẫn tiếp xúc với nước dù ở nhiệt độ nào cũngkhông xảy ra phản ứng là do trên bề mặt của vật được phủ kín bằng màng Al2O3 rấtmỏng, rất mịn và bền chắc đã không cho nước và khí thấm qua

5 Tác dụng với dung dịch kiềm:

Những đồ vật bằng nhôm bị hòa tan trong dung dịch kiềm như NaOH, Ca(OH)2,…

Hiện tượng này được giải thích như sau:

- Trước hết màng oxit Al2O3 bị phá hủy trong dung dịch kiềm:

(1) Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O (có thể viết NaAlO2 dưới dạng Na[Al(OH)4]) Natri aluminat

- Tiếp đến, kim loại nhôm khử nước:

(2) 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2↑

- Màng Al(OH)3 bị phá hủy trong dung dịch bazơ

(3) Al(OH)3 + NaOH → 2Na[Al(OH)4] + H2O (hay NaAlO2 + 2H 2 O)

- Các phản ứng (2) và (3) xảy ra luân phiên nhau cho đến khi nhôm bị ta hết Haiphương trình hóa học của hai phản ứng trên có thể viết gộp vào một phương trình hóahọc như sau

2Al + 2NaOH + H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑

hay 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑

→ Khi sử dụng, tránh để những vật bằng nhôm tiếp xúc lâu với môi trường kiềm như:

Đựng vôi, vữa bằng chậu, xô bằng nhôm; ngâm quần áo với bột giặt trong chậunhôm,

IV ỨNG DỤNG VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

- Tecmit (hỗn hợp bột Al và Fe2O3), được dùng để hàn đường ray,…

- Bột nhôm trộn với bột sắt oxit (gọi là hỗn hợp tecmit) để thực hiện phản ứng nhiệtnhôm dùng để hàn đường ray

2 Trạng thái tự nhiên

- Nhôm là kim loại hoạt động mạnh nên trong tự nhiên chỉ tồn tại dạng hợp chất

- Nhôm là nguyên tố đứng thứ 3 sau oxi và silic về độ phổ biến trong vỏ trái đất

- Hợp chất của nhôm có mặt ở khắp nơi, một số khoáng vật của nhôm:

Đất sét (Al2O3.2SiO2.2H2O); Mica (K2O.Al2O3.6SiO2); Boxit (Al2O3.2H2O); Criolit(3NaF.AlF3),

V SẢN XUẤT NHÔM:

Trong công nghiệp, nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân nhôm oxit nóngchảy

1 Nguyên liệu

- Nguyên liệu là quặng boxit Al2O3.2H2O

Trong quặng thường có lẫn tạp chất là SiO2 và Fe2O3 Bằng phương pháp hóa học,người ta loại bỏ tạp chất để có Al2O3 tinh khiết

2 Điện phân nhôm oxit nóng chảy

- Al2O3 nóng chảy ở 20500C Người ta trộn nó với criolit, hỗn hợp này nóng chảy ởkhoảng 9000C

- Việc làm này nhằm mục đích:

+ Tiết kiệm năng lượng

+ Tạo được chất lỏng có tính dẫn điện tốt hơn nhôm oxit nóng chảy

+ Hỗn hợp có khối lượng riêng nhỏ hơn nhôm, nổi lên trên và bảo vệ nhôm nóng chảysau khi tạo thành không bị oxi hóa bởi oxi không khí

- Thùng điện phân có cực âm (catot) là tấm than chì ở đáy thùng Cực dương (anot)cũng là những khối than chì lớn.

- Phương trình điện phân Al2O3 nóng chảy:

2Al2O3 dpnc

    4Al + 3O2 + Khí oxi sinh ra ở cực dương đốt cháy than chì thành khí CO và CO2 Vì vậy sau mộtthời gian phải thay thế điện cực dương

B MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHÔM

Một số hợp chất quan trọng của nhôm đó là nhôm oxit, nhôm hiđroxit, muối nhôm.

HỢP CHẤT CỦA NHÔM HỢP

- Là oxít lưỡng tính, vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với bazơ Al2O3 + 6HCl  2AlCl3 + 3H2O

Al2O3 + 2NaOH  2NaAlO2 + H2O

Ứng dụng: Trong tự nhiên, nhôm oxit tồn tại dưới dạng ngậm nước

và dạng khan

- Dạng oxit ngậm nước là thành phần chủ yếu của quặng boxit dung

+ Corinđon thường có màu là lẫn một số tạp chất oxit kim loại Nếu tạp chất là Cr2O3, ngọc có màu

đỏ tên là rubi, dùng làm đồ trang sức, chân kính đồng hồ, trong kĩ thuật laze

Nếu tạp chất là TiO2 và Fe3O4, ngọc có màu xanh tên là saphia dung làm đồ trang sức

+ Bột nhôm oxit dùng trong côngnghiệp sản xuất chất xúc tác cho

- Là hiđroxit lưỡng tính

- Điều chế:

Cho dung dịch muối nhôm tác dụng với dung dịch ammoniac

M = 78 Dạng axit HAlO2.H2O (axit

aluminic)Dạng bazơ Al(OH)3 (nhôm hidroxit)

+ Khi tác dụng với axit mạnh, Al(OH)3 thể hiện tính bazơ Al(OH)3 + 3HCl  AlCl3 + 3H2O+ Khi tác dụng với kiềm, Al(OH)3 thể hiện tính axit

Al(OH)3 + NaOH  NaAlO2 + 2H2O

+ Al(OH)3 thể hiện tính bazơ trội hơn tính axit Axit aluminic là axit rất yếu, yếu hơn axit cacbonic

Al(OH)3 không tan trong axit yếu (dd CO2) và không tan trong bazơ yếu (dd NH3)

- Phản ứng nhiệt phân:

2Al(OH)3 t0 Al2O3 + 3H2O

Al3+ + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3NH4

Hoặc tác dụng với lượng vừa đủ dung dịch NaOH

có ion Al3+

Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 Al(OH)3 + OH- (dư)→ AlO2- + 2H2O

- Nếu thay K+ bằng Li+, Na+ hay NH4 ta được các muối kép khác nhau gọi chung là phèn nhôm

* Thông tin bổ sung:

- Phèn chua có dạng tinh thể, không màu, có vị hơi chua và chát, được dùng nhiềutrong công nghiệp giấy, nhuộm, thuộc da và làm trong nước đục Những công dụngnày đều xuất phát từ sự thủy phân khá mạnh trong nước của muối nhôm tạo thànhnhôm hiđroxit

KAl(SO4)2.12H2O → K+ + Al3+ + 2SO42- + 12H2O

Al3+ + 3H2O ↔ Al(OH)3↓ + 3H+

- Khi nhuộm vải, hiđroxit Al(OH)3↓ được sợi vải hấp phụ và giữ chặt trên sợi sẽ kếthợp với phẩm nhuộm tạo thành màu bền, nên nó được gọi là chất giữ màu

- Tác dụng làm sạch nước cũng là do hiđroxit Al(OH)3↓ gây ra, nó kéo các chất bay lơlửng trong nước cùng lắng xuống Nên trong dân gian có câu:

“ Anh đừng bắc bậc làm cao

Phèn chua em đánh nước nào cũng trong”

+ Phèn chua rất có ích cho việc xử lí nước đục ở các vùng lũ để có nước trong dùngcho tắm, giặt

C GIÁO ÁN

Bài 29 LUYỆN TẬP

TÍNH CHẤT CỦA NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM

Giới thiệu chung

- Bài luyện tập nhằm ôn tập, củng cố lại kiến thức cho HS về tính chất của nhôm vàhợp chất của nhôm: nhôm oxit, nhôm hiđroxit và muối nhôm

- Bài giảng được thiết kế theo hướng: Tổ chức các hoạt động dạy học theo hướng pháttriển năng lực của học sinh

+ Giáo viên tổ chức, định hướng các hoạt động học tập, còn học sinh thực hiện cácnhiệm vụ do giáo viên chuyển giao một cách chủ động, tích cực, sáng tạo

+ Giáo viên theo dõi quá trình thực hiện nhiệm vụ của học sinh, hỗ trợ kịp thời nhữngkhó khăn, vướng mắc từ đó giúp học sinh giải quyết vấn đề học tập một cách hiệu quả,phù hợp với mục tiêu phát triển năng lực của học sinh

- Bài giảng thực hiện trong tiết 49 của phân phối chương trình SGK hóa học 12

- Phương pháp và kỹ thuật dạy học được áp dụng trong bài: Phương pháp dạy học chianhóm và vấn đáp; kỹ thuật “công não”

- Giải được các bài tập định tính về nhôm và các hợp chất của nhôm

- Giải thích được các hiện tượng thí nghiệm cũng như rèn luyện kỹ năng thực hành

c Thái độ

- Say mê, hứng thứ học tập bộ môn.

- Có ý thức sử dụng, bảo quản đồ vật bằng nhôm; ý thức bảo vệ môi trường, sử dụngtiết kiệm, hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên

2 Định hướng các năng lực cần hình thành và phát triển

- Năng lực tự học, năng lực hợp tác, năng lực thuyết trình

- Năng lực thực hành hóa học

- Năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học

- Năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống

II Chuẩn bị:

1 Giáo viên

- tài liệu tham khảo

- Các phiếu học tập, máy tính, máy chiếu

- Phiếu ghi tên từng HS đặt trên bàn GV

2 Học sinh

- Ôn tập lại toàn bộ kiến thức về nhôm và hợp chất của nhôm

III Thiết kế, tổ chức hoạt động học

Hoạt động 1: Tình huống xuất phát

a Mục đích hoạt động

Huy động các kiến thức đã được học, kiến thức thực tế của HS về hợp chất củalưu huỳnh và tạo nhu cầu tiếp tục tìm hiểu kiến thức mới của HS Đặc biệt qua tròchơi, HS được rèn khả năng tư duy, phản xạ nhanh

b Nội dung hoạt động

Khái quát nhanh những kiến thức đã học về nhôm và các hợp chất của nhôm

c Phương thức tổ chức hoạt động

- GV chia lớp thành 4 nhóm và áp dụng trò chơi “quay lưng đoán chữ”

“QUAY LƯNG ĐOÁN CHỮ”

Cách thức:

- Mỗi nhóm cử ra 2 bạn lên chơi: Một bạn ngồi quay lưng vào bảng, một bạn mô tả từ

khóa viết trên bảng để gợi ý cho bạn mình đoán ra được

- Lưu ý không dùng kí hiệu, từ ngữ có trong từ khóa

- Một phút cho mỗi cặp gợi ý và trả lời 3 từ khóa.

HS có thể gợi ý nhanh và đoán đúng các từ khóa

Dự kiến một số khó khăn vướng mắc của HS và giải pháp hỗ trợ

- Nhóm chơi đầu tiên có thể dễ phạm luật hoặc lúng túng khi mô tả từ khóa

- GV có thể đưa ra một từ khóa khác và hướng dẫn HS cách mô tả để bạn mình có thểtrả lời đúng được từ khóa của nhóm Ví dụ: Nếu từ khóa là nhôm thì có thể mô tả: Kimloại nào phổ biến nhất trong vỏ trái đất? Hoặc kim loại nào được sản xuất từ quặngboxit?

e Kiểm tra, đánh giá kết quả hoạt động

Thông qua hoạt động, GV biết được mức độ nắm vững lý thuyết của HS Vớicác HS lên bảng, GV có thể nhận xét, đánh giá, cho điểm; với HS ở dưới lớp, qua quansát GV có thể biết được mức độ hoạt động tích cực của các em khi tham gia vào nhậnxét, bổ sung nội dung trả lời của các bạn trên bảng

Hoạt động 2: Hình thành kiến thức

a Mục tiêu hoạt động

HS được củng cố lại kiến thức, giải thích tính chất hóa học cơ bản của các hợpchất của nhôm Từ đó dự đoán được những chất khác có thể phản ứng được với chúngngoài những chất đã học

b Nội dung hoạt động

- ND 1: Ôn tập nhanh những kiến thức cơ bản về nhôm và hợp chất của nhôm.

- ND 2: Ôn tập, củng cố sâu hơn về kiến thức của nhôm và hợp chất.

c Phương thức tổ chức hoạt động

- ND 1: Ôn tập lại tính chất hóa học cơ bản của các hợp chất thông qua trò chơi:

“CHỌN ĐÚNG CỘT”

Cách thức:

- Mỗi nhóm nhận được giấy đã được chia thành các cột

- Các nhóm thảo luận và lựa chọn các từ khóa ở trên dán vào đúng cột liên quan

- 2 phút cho các nhóm để hoàn thành yêu cầu

- Nhóm sẽ nhận được 10 điểm với mỗi từ chọn đúng

- ND 2: GV sử dụng một số câu hỏi vấn đáp từng nhóm.

d Dự kiến sản phẩm của HS

- HS thảo luận và dán các từ khóa theo đúng cột:

- Dự kiến một số khó khăn vướng mắc của HS và giải pháp hỗ trợ:

- Khi HS đã trải qua trò chơi “quay lưng đoán chữ”: HS mô tả và đoán từ khóa, HSđược củng cố lại tính chất của các chất nên việc chọn đúng tính chất của chất sẽ khônggặp khó khăn) Tuy nhiên khi trả lời câu hỏi vấn đáp của GV, HS có thể lúng túng hoặctrả lời câu hỏi chưa chính xác, lúc đó GV sẽ gợi ý, hướng dẫn

e Kiểm tra, đánh giá kết quả hoạt động

- Thông qua quan sát, GV đánh giá được mức độ tích cực hoạt động của các nhóm vàcủa các HS

- Thông qua việc vấn đáp HS, GV đánh giá được mức độ hiểu bài của các em đến đâu,

từ đó GV có những hướng dẫn, điều chỉnh khi cần thiết

Hoạt động 3: Hoạt động luyện tập

b Nội dung hoạt động

HS giải quyết các phiếu bài tập:

Câu 1: Chỉ dùng thêm một hóa chất, hãy phân biệt các dung dịch sau:

NaCl; MgCl2; AlCl3

Câu 2: Bài tập tình huống:

Quan sát bạn học sinh làm thí nghiệm và trả lời câu hỏi sau:

- Thí nghiệm nói lên tính chất hóa học nào của nhôm?

- Hãy viết phương trình hóa học của những phản ứng xảy ra trong thí nghiệm trên

- Nếu bạn học sinh không hơ nóng ống nghiệm, phản ứng có xảy ra không?

- Cần lưu ý gì về thao tác tiến hành thí nghiệm của bạn học sinh?

- Từ tính chất hóa học này của nhôm, chúng ta cần lưu ý gì khi sử dụng các vật dụng bằng nhôm?

Câu 3: Cho các chất: Al, A2O3; Al2(SO4)3; Al(OH)3; NaAlO2 Hãy lập sơ đồ chuyển hóa

biểu thị mối quan hệ giữa các chất Viết PTHH của các phản ứng thực hiện dãy chuyểnhóa đó

c Phương thức tổ chức hoạt động

GV cho HS thảo luận, giải quyết các bài tập theo nhóm

- Với câu hỏi 1 và câu hỏi 2, nhóm nào có câu trả lời nhanh nhất thì được trả lời vàgiành điểm, các nhóm còn lại có cơ hội lấy điểm bằng cách nhận xét, bổ sung câu trả lờicủa nhóm bạn

- Với bài tập 3, các nhóm thảo luận và viết câu trả lời ra giấy A1 rồi dán lên góc tường của nhóm mình

+ Những phản ứng đã xảy ra:

Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O

2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2↑

Al(OH)3 + NaOH  NaAlO2 + 2H2O

→ 2Al + 2NaOH + H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑

2H2 + O2  t0 2H2O

- Câu 3: Có nhiều đáp án được chấp nhận, sau đây là một gợi ý:

Al →A2O3 →NaAlO2 →Al(OH)3→Al2(SO4)3

e Kiểm tra, đánh giá kết quả hoạt động

- GV có thể kiểm tra, đánh giá hoạt động của học sinh thông qua việc quan sát học sinh

làm bài tập, việc ghi vở của học sinh và việc tổ chức học sinh thảo luận, báo cáo

- Để đánh giá khả năng hiểu bài, giải quyết vấn đề của HS, GV đặt thêm một số câu hỏinếu cần thiết

PHẦN 2: HỆ THỐNG CÁC DẠNG BÀI TẬP ĐẶC TRƯNG

- Ở chuyên đề này tôi nhấn mạnh những dạng bài tập quan trọng của nhôm đó là phảnứng của nhôm và hợp chất của nhôm với dung dịch axit, dung dịch kiềm và đặc biệt làtính lưỡng tính của nhôm hiđroxit thể hiện qua phản ứng của muối Al3+ với dung dịchkiềm và muối AlO2- với dung dịch axit Ngoài ra còn một phản ứng khá đặc trưng củanhôm là phản ứng nhiệt nhôm Đặc biệt tôi có xây dựng một số bài tập để đánh giá kỹnăng thực hành thí nghiệm, giải thích hiện tượng cũng là dạng bài được khai thác trong

đề thi học sinh giỏi tỉnh và đề thi THPT Quốc Gia mấy năm nay

II PHÂN DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

Dạng 1 Bài tập định tính

1.1 Mục đích

- Tập trung vào rèn luyện cho học sinh viết phương trình hóa học thực hiện chuyển hóa(theo gợi ý của giáo viên hoặc học sinh tự thiết kế dãy chuyển hóa) hoặc giải thích hiệntượng phản ứng Ngoài ra sử dụng bài tập điền khuyết nhằm củng cố lí thuyết cho họcsinh; đặc biệt với bài tập vẽ tranh, học sinh được phát huy tính sáng tạo, kỹ năng hoạtđộng nhóm

- Phát triển năng lực thực hành, giải thích hiện tượng thí nghiệm thông qua một số bàitập tình huống

1.2 Bài tập minh họa

Bài 1: Điền vào chỗ trống để hoàn thành các thông tin cần thiết về nhôm và hợp chất

của nhôm

Dạng bài tập này có thể dùng kiểm tra nhanh lí thuyết của học sinh, cũng có thể dùng thay thế vở ghi cho học sinh trong những bài đòi hỏi học sinh hoạt động nhiều, không kịp ghi bài Dưới đây là một gợi ý:

1 Nhôm

* Ở ô …., nhóm IIIA, chu kì 3

* Là kim loại màu trắng bạc, khá mềm, … , dễ kéo sợi, dễ ………Nhôm là kimloại nhẹ có khối lượng riêng D =……… , dẫn điện,……… tốt

* Nhôm là kim loại có tính khử………….(……….kim loại kiềm, kềm thổ)

- Nhôm khử dễ dàng các nguyên tử phi kim thành ion âm

- Nhôm khử dễ dàng ion H+ trong dung dịch HCl và H2SO4 loãng thành khí……; tác

dụng mạnh với dung dịch HNO3 loãng, HNO3 đặc, nóng, H2SO4 đặc, nóng nhưng lại bị

thụ động bởi dung dịch axit HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội

- Nhôm khử được nhiều ion kim loại trong oxit ở nhiệt độ cao Phản ứng này gọi là

phản ứng ………

- Do có……… , nhôm không tác dụng với oxi của không khí và

không tác dụng với nước

- Nhôm bị phá hủy trong môi trường………

2 Hợp chất của nhôm

- Nhôm có số oxi hóa …… trong các hợp chất

………

………

Bài 2: Hãy vẽ một “poster quảng cáo” về nhôm / hợp chất của nhôm.

Bài tập này có thể sử dụng trong tiết học luyện tập hoặc dùng làm bài tập về

nhà cho học sinh nhằm phát triển kỹ năng hoạt động nhóm, khả năng sáng tạo của

học sinh.

Hướng dẫn:

- Giáo viên gợi ý cho học sinh: Đặc điểm nổi bật của poster (áp phích, tranh ảnh) là

hình ảnh sinh động, màu sắc bắt mắt nhằm thu hút người xem

- Học sinh vẽ một bức tranh bất kì (sự vật, hiện tượng, ví dụ như nồi nhôm, ấm nhôm,

đường ray, ) để truyền tải cho người xem thấy được đặc điểm ấn tượng của nhôm /

hợp chất (về tính chất, ứng dụng, )

Bài 3: Viết phương trình hóa học của các phản ứng thực hiện dãy chuyển đổi sau:

Al2O3 (7)

   NaAlO2

Hướng dẫn:

1 4Al + 3O2 t o

  2Al2O3 5 Al(OH)3 + KOH  KAlO2 + 2H2O

2 Al2O3 + 6HCl  2AlCl3 + 3H2O 6 2Al(OH)3  

7 Al2O3 + 2NaOH  2NaAlO2 + H2O

4 Al(OH)3 + 3HCl  AlCl3 + 3H2O

Bài 4: Cho các chất : Al; Al2(SO4)3; Al(OH)3; Al2O3; NaAlO2 Hãy lập sơ đồ chuyển

hóa biểu thị mối quan hệ giữa các chất Viết phương trình hóa học của các phản ứng

thực hiện dãy chuyển hóa đó

Hướng dẫn: Với câu hỏi này học sinh có thể đưa ra nhiều đáp án đúng khác nhau Dưới

đây là một sơ đồ gợi ý:

Al → Al2(SO4)3 → Al(OH)3 → NaAlO2 → Al(OH)3 → Al2O3 → Al

Bài 5: Viết phương trình hóa học để giải thích các hiện trượng xảy ra khi:

a Cho dung dịch NH3 dư vào dung dịch AlCl3

b Cho từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch AlCl3

c Cho từ từ dung dịch Al2(SO4)3 vào dung dịch NaOH và ngược lại

d Sục từ từ đến dư khí CO2 vào dung dịch NaAlO2

e Cho từ từ đến dư dung dịch HCl vào dung dịch NaAlO2

Hướng dẫn:

a Xuất hiện kết tủa keo trắng, không tan

trong NH3

Al3+ + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4+

b Có kết tủa keo xuất hiện rồi tan trong

NaOH dư

Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 Al(OH)3 + OH- (dư) → AlO2- + 2H2O

c

- Nếu cho từ từ dung dịch dung dịch

Al2(SO4)3 vào dung dịch NaOH:

Xuất hiện kết tủa sau đó tan ngay do

NaOH dư Sau đó đến khi Al2(SO4)3 dư

thì kết tủa xuất hiện trở lại

Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 Al(OH)3 + OH- → AlO2- + 2H2O

Al3+(dư) + 3AlO2- + 6H2O → 4Al(OH)3↓

- Nếu cho từ từ dung dịch dung dịch

NaOH vào dung dịch Al2(SO4)3:

Xuất hiện kết tủa keo, sau đó kết tủa tan

dần nếu NaOH dư

Al3+ + 3OH- → Al(OH)3

Al(OH)3 + OH- (dư)→ AlO2- + 2H2O

d Xuất hiện kết tủa keo trắng AlO2- + CO2 + 2H2O → Al(OH)3 ↓+

HCO3

-e Có kết tủa keo xuất hiện rồi tan trong

- + H+ + H2O → Al(OH)3 ↓Al(OH)3 ↓ + 3H+ → Al3+ + 3H2O

Bài 6: Chỉ dùng thêm một hóa chất, hãy phân biệt các chất trong những dãy sau và viết

phương trình hóa học để giải thích

a Các dung dịch: NaCl, MgCl2, AlCl3

b Các kim loại: Al, Mg, Ca, Na

c Các chất bột: CaO, MgO, Al2O3

Hướng dẫn:

Hóa chất Cách tiến hành – Hiện tượng Phương trình hóa học

NaOH Dùng dd NaOH cho vào các ddđến dư:

- Nếu thấy tạo thành kết tủa trắng,

b H2O - Thấy kim loại tan ra tạo dd trong

suốt, đó là Na, dd thu được làNaOH

- Thấy kim loại tan ra, dd thu được

có vẩn đục, đó là Ca

- Không thấy hiện tượng gì, đó là

Mg và Al Nhỏ dd NaOH vừa thu

Na + H2O → NaOH + H2↑

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2↑

2Al + 2NaOH + H2O → 2NaAlO2 +

được ở trên vào 2 kim loại này,nếu thấy tan ra và có bọt khí thoát

CaO + H2O → Ca(OH)2Al2O3 + Ca(OH)2  Ca(AlO2)2 +H2O

Bài 7: Quan sát bạn học sinh làm thí nghiệm (giáo viên chiếu video thí nghiệm) và trả

lời câu hỏi sau:

- Thí nghiệm nói lên tính chất hóa học nào của nhôm?

- Hãy cho biết có những phản ứng hóa học nào đã xảy ra trong thí nghiệm trên?

- Nếu bạn học sinh không hơ nóng ống nghiệm, phản ứng có xảy ra không?

- Cần lưu ý gì về thao tác tiến hành thí nghiệm của bạn học sinh?

- Từ tính chất hóa học này của nhôm, chúng ta cần lưu ý gì khi sử dụng các vật dụng bằng nhôm?

Hướng dẫn:

- Thí nghiệm nói về tính chất hóa học nào của nhôm: Nhôm có thể ta trong dung dịch

kiềm và giải phóng khí H2

- Những phản ứng hóa học đã xảy ra trong thí nghiệm trên:

(1) Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O

(2) 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2↑

(3) Al(OH)3 + NaOH → 2Na[Al(OH)4] + H2O (hay NaAlO2 + 2H 2 O)

→ 2Al + 2NaOH + H2O → 2NaAlO2 + 3H2

(4) 2H2 + O2  t0 2H2O

- Nếu bạn học sinh không hơ nóng ống nghiệm, phản ứng vẫn xảy ra nhưng chậm hơn

- Một số lưu ý về thao tác tiến hành thí nghiệm của bạn học sinh:

+ Nên châm đèn cồn bằng đóm

+ Dùng kẹp ống nghiệm

+ Dùng bao tay khi làm thí nghiệm

- Từ tính chất hóa học này của nhôm, chúng ta cần lưu ý khi sử dụng các vật dụngbằng nhôm, tránh cho các vật dụng này tiếp xúc lâu với môi trường kiềm

Bài 8: Khi tiến hành thí nghiệm phản ứng của nhôm với dung dịch CuSO4 Hai học

sinh tiến hành như sau:

- Học sinh 1: Đánh sạch lá nhôm bằng giấy ráp rồi nhúng ngay vào dung dịch CuSO4bão hòa.

- Học sinh 2: Nhúng lá nhôm chưa đánh giấy ráp vào dung dịch CuSO4 bão hòa

Theo em, hai bạn học sinh quan sát được hiện tượng như thế nào, tại sao?

Hướng dẫn:

- Thí nghiệm của học sinh 1: Thấy có đồng màu đỏ bám vào và có khí thoát ngay từ đầu,dung dịch có màu xanh nhạt dần Do xảy ra các phản ứng: 2Al + 3Cu2+ → 2Al3+ +3 Cu 2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2↑

H+ sinh ra do sự thủy phân CuSO4 : Cu2+ + H2O ↔ Cu(OH)+ + H+

- Thí nghiệm của học sinh 2: Thời gian đầu chưa có hiện tượng gì xảy ra, sau đó quan sátđược hiện tượng giống như thí nghiệm của học sinh 1

Do không cạo sạch lớp oxit bao phủ bên ngoài miếng nhôm nên nhôm không tham giacác phản ứng với môi trường Sau một thời gian lớp oxit bị hòa tan do H+ của CuSO4 thủyphân tác dụng: Al2O3 + 6H+  2Al3+ + 3H2O

Khi nhôm oxit tan hết, Al tác dụng với Cu2+ và H+ như trên

Dạng 2 Bài tập phản ứng nhôm, oxit của nhôm tác dụng với dung dịch axit

2.1 Phương pháp giải toán

- Dạng bài tập này học sinh đã được học ở chương 5 đại cương về kim loại và một sốchương ở lớp 10, 11 Do đó giáo viên có thể yêu cầu học sinh nhắc lại phương phápgiải và nhấn mạnh một số chú ý khi kim loại đem phản ứng là nhôm

- Nếu dung dịch axit là HCl, H2SO4 loãng: Al2O3 + 6H+ → 2Al3+ + 3H2O

Al + 3H+ → Al3+ + 3/2H2↑

- Nhôm bị thụ động bởi dung dịch HNO3 đặc, nguội hoặc H2SO4 đặc, nguội

- Nếu dung dịch là HNO3 loãng hay đặc, nóng hoặc H2SO4 đặc, nóng:

Phản ứng của nhôm oxit vẫn vậy, còn phản ứng của nhôm có thể tạo thành các sảnphẩm khử khác nhau (NO, NO2, N2, N2O, SO2,…), đặc biệt phản ứng của nhôm vàdung dịch axit nitric thường tạo thành sản phẩm muối amoni

- Phản ứng của Al (kim loại nói chung) với NO3- /H+ tương tự như với HNO3 Tuynhiên trong trường hợp này có thể sinh ra khí H2 do NO3- đã hết, chỉ có H+ bị khửthành H2

- Nhôm khử được NO3- trong môi trường OH- giải phóng NH3:

8Al + 3NO3- + 5OH- + 2H2O → 8AlO2- + 3NH3

- Phương pháp thường dùng là định luật bảo toàn e, bảo toàn điện tích, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng.

- Công thức thường dùng:

+ nH2SO4 phản ứng = 2nSO2 + 4nS + 5nH2S

+ nSO42– tạo muối = ½ ne trao đổi = nSO2 + 3nS + 4nH2S

+ nHNO3 phản ứng = 2nNO2 + 4nNO + 10nN2O + 12nN2 + 10nNH4+

+ nNO3– tạo muối = ne trao đổi = nNO2 + 3nNO + 8nN2O + 10nN2 + 8nNH4 +

Nếu chất phản ứng có thêm oxit thì cần tính đến quá trình:

O2- /oxit + 2H+ /axit → H2O

2.2 Bài tập minh họa

Bài 1: Đốt một lượng Al trong 6,72 lít O2 Chất rắn thu được sau phản ứng cho hòa

tan hoàn toàn vào dung dịch HCl thấy thoát ra 6,72 lít H2 (các thể tích khí đo ở đktc).Khối lượng Al đã dùng là

Hướng dẫn: Số mol của O2: 0,3 mol; số mol của H2: 0,3 mol.

Nhận thấy, sau khi kết thúc các phản ứng, có nhôm, oxi và hiđro thay đổi số oxi hóa, nên

áp dụng bảo toàn e cho cả quá trình ta được: 3nAl = 4nO2 + 2nH2

→ nAl = 0,6 mol → mAl = 16,2 gam → Đáp án A

Bài 2: Cho 5,1 gam hỗn hợp X gồm Al và Mg tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thấy

khối lượng dung dịch tăng lên 4,6 gam Số mol HCl tham gia phản ứng là :

A 0,3 mol B 0,5 mol C 0,25 mol D 0,125 mol

Hướng dẫn: Khối lượng dung dịch tăng tính bằng khối lượng kim loại tan vào dung dịch

– khối lượng H2 thoát ra

→ mH2 = 5,1 – 4,6 = 0,5 gam tương ứng với 0,25 mol H2

→ Bảo toàn nguyên tố hiđro, nHCl = 2nH2 = 0,5 mol → Đáp án B

Bài 3 (Đề minh họa THPT Quốc Gia 2015): Hỗn hợp X gồm Mg (0,10 mol), Al (0,04

mol) và Zn (0,15 mol) Cho X tác dụng với dung dịch HNO3 loãng (dư), sau phản ứng

khối lượng dung dịch tăng 13,23 gam Số mol HNO3 tham gia phản ứng là

A 0,6200 mol B 1,2400 mol C 0,6975 mol D 0,7750 mol.

Hướng dẫn: Nhận xét: khối lượng dung dịch tăng = 13,23 gam, đúng bằng tổng khối

lượng kim loại trong X (0,1.24 + 0,04.27 + 0,15.65) Vậy không có khí thoát ra, sản phẩm khử HNO3 là NH4NO3

Áp dụng ĐLBT e ta có nNH4NO3 = (0,1.2 + 0,04.3 + 0,15.2)/8 = 0,0775 mol

→ Số mol HNO3 tham gia phản ứng là 0,7750 mol → Đáp án D

Bài 4: Cho 20,7 gam hỗn hợp X gồm Al, Al2O3 tác dụng với dung dịch HCl dư thu

được 6,72 lít khí (ở đktc) Mặt khác cho 20,7 gam hỗn hợp X tác dụng hoàn toàn vớidung dịch HNO3 thu được 448 ml khí N2 (ở đktc) Cô cạn cẩn thận dung dịch sau phảnứng thu được m gam muối khan Giá trị m là:

A 111,5 gam B 102,8 gam C 78,55 gam D 110,5 gam

Hướng dẫn: + Với bài toán phản ứng của kim loại, oxit kim loại với axit HCl, phản ứng

xảy ra đơn giản, học sinh có thể viết pthh để dễ hình dung

+ Trong phản ứng với axit HNO3, phản ứng thường tạo ra nhiều sản phẩmkhử, do đó nên sử dụng các định luật bảo toàn (ĐLBT)

- Số mol của H2: 0,3 mol; số mol của N2: 0,02 mol

- Phương trình hóa học ở thí nghiệm phản ứng với axit HCl

Al2O3 + 6HCl  2AlCl3 + 3H2O

2Al + 6HCl → 2AlCl3+ 3H2↑

nAl = 2/3nH2 = 0,2 mol → nAl2O3 = (20,7 – 0,2.27)/102 = 0,15 mol

- Áp dụng ĐLBT e, số mol e nhường (3nAl = 0,6 mol) số mol e nhận (10nN2 = 0,2mol) → sản phẩm khử còn có NH4NO3 với số mol: (0,6 – 0,2)/8 = 0,05 mol

→ m = mAl(NO3)3 + mNH4NO3 = (0,2 + 0,15.2) (27 + 62.3) + 0,05.80 = 110,05 gam

→ Đáp án D

Bài 5 (THPT QG 2015): Cho 7,65 gam hỗn hợp X gồm Al và Al2O3 (trong đó Al

chiếm 60% khối lượng) tan hoàn toàn trong dung dịch Y gồm H2SO4 và NaNO3, thuđược dung dịch Z chỉ chứa 3 muối trung hòa và m gam hỗn hợp khí T (trong T có0,015 mol H2) Cho dung dịch BaCl2 dư vào dung dịch Z đến khi các phản ứng xảy rahoàn toàn, thu được 93,2 gam kết tủa Còn nếu cho Z phản ứng với NaOH thì lượngNaOH phản ứng tối đa là 0,935 mol Giá trị của m gần giá trị nào nhất sau đây?

Hướng dẫn: Nhận xét: Khí T chưa biết rõ thành phần mà đề bài lại yêu cầu tìm khốilượng khí T thì có thể đi theo hướng áp dụng ĐLBT khối lượng

Số mol SO42- = nBaSO4 = 0,4 → nH+ = 0,8 mol

Khối lượng Al = 4,59 gam → nAl = 0,17 và n Al2O3 = 0,03

Số mol NaOH p/ư với Al3+ = 4x0,23 = 0,92 mol → n NaOH p/ư với NH4+ = 0,015 mol

Số mol H+ tạo thành ion NH4+ = 4x0,015 = 0,06 mol

Số mol H+ tạo H2 = 2x0,015 = 0,03 → nH+ tạo H2O = 0,8 – (0,06+0,03) = 0,71 mol →nH2O = 0,355 gam

X + H2SO4 + NaNO3 → Na2SO4 + Al2(SO4)3 + (NH4)2SO4 + T + H2O

Bài 6: Hòa tan hết 9,18 gam bột Al cần dùng vừa đủ V lít dung dịch axit vô cơ X nồng độ

0,25M, thu được 0,672 lít (đktc) một khí Y duy nhất và dung dịch Z chứa muối trung hòa

Để tác dụng hoàn toàn với Z tạo ra dung dịch trong suốt cần ít nhất 1 lít dung dịch NaOH1,45M Giá trị của V là

NaOH + dd Z tạo ra dd trong suốt → NaOH hòa tan muối Al3+ thành AlO2

-nOH- = 4nAl3+ + nNH4+ → nNH4+ = 1,45 – 4.0,34 = 0,09 (mol)

Gọi k là số electron N+5 nhận để tạo ra khí Y

BT e: ne (Al nhường) = ne (N+5 nhận)

→ 0,34.3 = 0,03k + 0,09.8 → k = 10 → Y là N2

Áp dụng CT: nHNO3 = 12nN2 + 10nNH4+ = 12.0,03+ 10.0,09 = 1,26 (mol)

→ VHNO3 = 1,26/0,25 = 5,04 (lít) → Đáp án B

Dạng 3 Bài tập phản ứng của muối Al 3+ với dung dịch kiềm

3.1 Phương pháp giải toán

* Xét bài toán cho từ từ dung dịch OH- vào dung dịch chứa a mol Al3+

- Thứ tự phản ứng xảy ra : (1) Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓

(2) Al(OH)3 + OH- → AlO2- + + 2H2O (Al(OH)4- )

- Để đơn giản, ta có thể viết thành 2 phản ứng: (3) Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓

(4) Al3+ + 4OH- → AlO2- + + 2H2O

* Phương pháp giải:

- Ta xét tỉ lệ số mol OH- với số mol Al3+ (đặt là T) rồi so sánh với mốc 3 và 4

+ Tình huống 1: Nếu T 3 → chỉ xảy ra phản ứng (3), tức là chỉ có phản ứng tạo kết

tủa Trường hợp này Al3+ dư sau phản ứng, tính toán theo nOH- (nếu dấu bằng xảy rathì phản ứng vừa đủ, cả Al3+ và OH- đều hết)

+ Tình huống 2: Nếu 3 T 4 → xảy ra cả (3) và (4), tức tạo kết tủa, và kết tủa đã

tan bớt một phần, lượng OH- không đủ để hòa tan hết kết tủa

Để tính toán, ta có thể viết phương trình rồi tính hoặc dựa vào phương pháp đườngchéo để giải

+ Tình huống 3: Nếu T 4 → chỉ xảy ra phản ứng (4), tức là có kết tủa tạo thành và đã

tan hết Trường hợp này OH- dư sau phản ứng, tính toán theo nAl3+ (nếu dấu bằng xảy

ra thì phản ứng vừa đủ, cả Al3+ và OH- đều hết)

Tóm lại, tình huống này ta không thu được kết tủa

- Nếu bài toán cho biết kết tủa, yêu cầu tìm OH- hoặc Al3+ Nhận thấy chỉ có thể xảy ra

tình huống 1 hoặc tình huống 2 (vì tình huống 3 không thu được kết tủa)

+ Tình huống 1: chỉ xảy ra phản ứng Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓ ↔ nOH- = 3n↓

+ Tình huống 2: Xảy ra cả 2 phản ứng Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓

Al3+ + 4OH- → AlO2- + + 2H2O

Từ phương trình, ta có nOH- = 3nAl(OH)3↓ + 4nAlO2- ; nAl3+ = nAl(OH)3↓ + nAlO2

→ nOH - = 4nAl 3+ - nAl(OH)3↓

- Ngoài ra, ta có thể biểu diễn sự phụ thuộc lượng kết tủa thu được vào số mol của OHBản chất phản ứng:

Vậy sự biến thiên lượng kết tủa Al(OH)3 theo lượng OH  được biểu diễn bằng đồ thịsau:

Nhận xét: Dựa vào dạng hình học của đồ thị, suy ra:

+ số mol kết tủa đạt cực đại bằng a (tức số mol Al3+)

+ Khi số mol OH- bằng 4a tức là 4nAl3+ thì kết tủa Al(OH)3 vừa tan hết (thu được dungdịch trong suốt)

+ Nếu phản ứng tạo ra x mol kết tủa (x < a) thì có thể dễ dàng tính được lượng OH 

tham ra phản ứng là 3x mol hoặc y (4a x) mol   Điều này hoàn toàn trùng khớp vớikết quả đã xét ở trên

Như vậy với bài toán đồ thị, học sinh cần biết được dáng đồ thị, hiểu các điểm mốc trên đồ thị thì có thể xử lí dữ kiện bài toán nhanh chóng.

* Lưu ý:

- Trong giải toán mà bài tập cho sẵn đồ thị, nếu trục hoành (trục biểu diễn sự biến

thiên lượng OH-) biểu diễn đơn vị thể tích dung dịch OH- thì ta có thể chuyển về sốmol OH- dựa vào công thức n = CM.V (ta hiểu là đã dịch chuyển trục hoành theophương ngang 1 đoạn bằng CM.V) Tương tự như vậy, nếu trục tung (biểu diễn lượngkết tủa thu được) biểu diễn bằng đơn vị khối lượng kết tủa, thì ta có thể chuyển về sốmol theo công thức m = n M (tức đã dịch chuyển trục tung theo phương thẳng đứng1đoạn m/M)

- Nếu dung dịch kiềm đem dùng là Ba(OH) 2 , muối nhôm là Al 2 (SO 4 ) 3 thì ngoài kết tủaAl(OH)3 có thể thu được, chắc chắn sau phản ứng còn thu được kết tủa BaSO4

Khi giải toán ta có thể tách riêng 2 phản ứng xảy ra đồng thời sau để tiện cho việc tínhtoán:

Ba2+ + SO42- → BaSO4 và phản ứng của Al3+ với OH- như đã xét ở trên

- Nếu trong dung dịch muối Al 3+ có thêm các ion (+) kim loại như Mg 2+ , Cu 2+ , Fe 2+ ,

Fe 3+ thì sau phản ứng ta còn thu được các kết tủa hiđroxit không tan trong dung dịch

kiềm dư Để đơn giản ta xét các phản ứng của các ion này với OH- trước, lượng OHcòn lại ta mới xét trong phản ứng với Al3+

Nếu trong dung dịch muối Al 3+ có thêm ion H + thì khi cho dung dịch OH- vào sẽ xảy

ra phản ứng:

H+ + OH- → H2O Sau khi hết ion H+ mới xảy ra phản ứng của Al3+ với OH- như đã xét

ở trên Do đó, chúng ta chưa thấy có kết tủa Al(OH)3 xuất hiện ngay Vì vậy đồ thịbiểu diễn ở đây sẽ phải tịnh tiến một đoạn theo trục hoành (trục số mol OH-) so với ởtrên một đoạn đúng bằng số mol của H+

Vậy sự biến thiên lượng kết tủa Al(OH)3 theo lượng OH được biểu diễn bằng đồ thịsau:

Trong đồ thị a là số mol Al3+, b là số mol H+

3.2 Bài tập minh họa

Bài 1: Cho từ từ 2,2 lít dung dịch NaOH 0,5M vào 300 ml dung dịch AlCl3 1,0M pư

thu được x gam kết tủa Tính x?

Al3+ + 4OH- → AlO2- + + 2H2O

Gọi số mol Al3+ tham gia 2 phản ứng lần lượt là y, z mol → nAl3+ = y + z = 0,3;

-→ n Al(OH)3↓ = 0,1 mol-→ x = 7,8 gam

- Cách 2: + Vì nAl3+ = 0,3 mol  kết tủa max = 0,3 mol Số mol NaOH = 1,1 mol.+ Ta có đồ thị:

+ Từ đồ thị  a = 1,2 – 1,2 = 0,1 mol  khối lượng kết tủa là 7,8 gam

Bài 2: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl3, kết quả thí nghiệm

được biểu diễn trên đồ thị sau:

Biểu thức liên hệ giữa x và y là

A 3y – x = 1,24 B 3y – x = 1,44 C 3y + x = 1,44 D 3y + x = 1,24.

Hướng dẫn: Dựa vào đồ thị ta thấy: nAl3+ = 0,36/3 = 0,12 mol → x/3 + y = 4.0,12 ↔3y + x = 1,44 → Đáp án C

Bài 3 (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B, năm 2013): Thể tích dung dịch NaOH 0,25M

cần cho vào 15 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,5M để thu được lượng kết tủa lớn nhất là

A 210 ml B 90 ml C 180 ml D 60 ml.

Hướng dẫn: nAl3+ = 0,015.0,5.2 = 0,015 mol

- Có thể dùng đồ thị để giải hoặc chỉ cần nhận xét: Để thu được lượng kết tủa lớn nhấtthì số mol OH- cần dùng phải gấp 3 lần số mol Al3+ nên ta có V = 3.0,015/0,25 = 0,018lít = 180 ml → Đáp án C

Bài 4 (Đề thi THPT Quốc Gia năm 2017): Hòa tan hoàn toàn a gam hỗn hợp Al và

Al2O3 vào dung dịch H2SO4 loãng, thu được dung dịch X và 1,008 lít khí H2 (đktc).Cho từ từ dung dịch NaOH 1M vào X, số mol kết tủa Al(OH)3 (n mol) phụ thuộc vàothể tích dung dịch NaOH (V lít) được biểu diễn bằng đồ thị dưới đây:

Giá trị của a là

A 2,34 B 7,95 C 2,43 D 3,87.

Hướng dẫn: nH2 = 0,045mol

Phản ứng của hỗn hợp Al và Al2O3 với dung dịch H2SO4 loãng

(1) Al2O3 + 6H+ → 2Al3+ + 3H2O

(2) Al + 3H+ → Al3+ + 3/2H2↑

Từ (2) → nAl = 2/3.0,045 = 0,03 mol

Từ đồ thị ta có: 4nAl3+ + 0,24 = 0,56 + (0,36 – 0,24)/3 → nAl3+ = 0,09 mol

→ nAl2O3 = (0,09 – 0,03)/2 = 0,03 mol → a = 0,03(27 + 102) = 3,87 gam

→ Đáp án D

Bài 5: Cho 500 ml dung dịch AlCl3 x (M) vào 100 ml dung dịch NaOH 2M, nung kết

tủa thu được đến khối lượng không đổi được 1,02 gam chất rắn Tính x?

Từ (3) → n Al(OH)3 = 0,02 mol < nOH-/3 đã xảy ra phản ứng (2)

Từ (1) → nNaOH ở (1) = 3.0,02 = 0,06 mol → nNaOH ở (2) = 0,2 – 0,06 = 0,14 mol

Bài 6: Cho 300ml dung dịch chứa đồng thời Ba(OH)2 1M và NaOH 1,5M vào 150ml

dung dịch chứa đồng thời AlCl3 1M và Al2(SO4)3 0,5M Sau khi các phản ứng xảy rahoàn toàn, thu được m gam kết tủa Giá trị của m là

Hướng dẫn:

Kết tủa gồm 4

3 3

BaSO Al(OH) Al OH

Bài 7: Cho 200 ml dung dịch Ba(OH)2 xM vào 200 ml dung dịch Al2(SO4)3 1M Lọc

kết tủa sau phản ứng đem nung đến khối lượng không đổi thu được 150 gam chất rắn.Tìm giá trị x lớn nhất thỏa mãn

Al3+ + 4OH- → AlO2- + 2H2O (3)

2Al(OH)3  t0 Al2O3 + 3H2O (4)

X lớn nhất khi xảy ra cả phản ứng (2, 3) và SO42 hết sau phản ứng (1)

→ mAl2O3 = 150 – 233.0,6 = 10,2 gam, tương ứng với 0,1 mol → nAl(OH)3 = 0,2 mol

→ nOH- cần dùng = 3.0,2 + 4(0,4 – 0,2) = 1,4 mol → x = 0,7/0,2 = 3,5 M

→ Đáp án B

Bài 8: Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch hỗn hợp Na2SO4 và

Al2(SO4)3 ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khối lượng kết tủa theo số molBa(OH)2 như sau:

Dựa vào đồ thị hãy xác định giá trị của x?

A 0,40 mol B 0,25 mol C 0,20 mol D 0,30 mol.

Hướng dẫn:

- Khi số mol Ba(OH)2 = 0,32 mol thì lượng kết tủa ổn định sau khi đã giảm

Lúc này kết tủa chỉ còn BaSO4 = 0,3 mol

Khi đó OH- = 0,64 mol và Al3+ + 4OH- → AlO2- + 2H2O ([Al(OH)4]-)

Từ đó suy ra số mol Al3+ = 0,16 mol

- Tại vị trí đồ thị gấp khúc ta thấy lượng kết tủa tăng chậm hơn chứng tỏ lúc này đã có

sự hòa tan Al(OH)3 nhưng do lượng kết tủa vẫn tăng nên kết tủa BaSO4 vẫn tiếp tụcđược tạo ra

- Giai đoạn đầu tăng đều vì có cả Al(OH)3 và BaSO4 Khi nBa(OH)2 = x thì lượngBaSO4 tối đa và chỉ còn sự tan Al(OH)3 dẫn đến đồ thị đi xuống

Suy ra x = mol BaSO4 = 0,3 mol → Đáp án B

Dạng 4 Bài tập phản ứng của muối AlO2 - với dung dịch axit

4.1 Phương pháp giải toán

* Xét bài toán cho từ từ dung dịch H+ vào dung dịch chứa a mol AlO2

Thứ tự phản ứng xảy ra : (1) H+ + AlO2- + H2O → Al(OH)3↓

(2) Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O

- Để đơn giản, ta có thể viết thành 2 phản ứng: (3) H+ + AlO2- + H2O → Al(OH)3↓

(4) 4H+ + AlO2- → Al3+ + 2H2O

* Phương pháp giải:

- Ta xét tỉ lệ số mol H+ với số mol AlO2- (đặt là V) rồi so sánh với mốc 1 và 4

+ Tình huống 1: Nếu V 1 → chỉ xảy ra phản ứng (3), tức là chỉ có phản ứng tạo kết

tủa Trường hợp này AlO2- dư sau phản ứng, tính toán theo nH+ (nếu dấu bằng xảy rathì phản ứng vừa đủ, cả H+ và AlO2- đều hết)

+ Tình huống 2: Nếu 1 V 4 → xảy ra cả (3) và (4), tức tạo kết tủa, và kết tủa đã

tan bớt một phần, lượng H+ không đủ để hòa tan hết kết tủa

Để tính toán, ta có thể viết phương trình rồi tính hoặc dựa vào phương pháp đườngchéo để giải.

+ Tình huống 3: Nếu V 4 → chỉ xảy ra phản ứng (4), tức là có kết tủa tạo thành và đã

tan hết Trường hợp này H+ dư sau phản ứng, tính toán theo nAlO2- (nếu dấu bằng xảy

ra thì phản ứng vừa đủ, cả Al3+ và OH- đều hết)

Tóm lại, tình huống này ta không thu được kết tủa

- Nếu bài toán cho biết kết tủa, yêu cầu tìm H+ hoặc AlO2- Nhận thấy chỉ có thể xảy ra

tình huống 1 hoặc tình huống 2 (vì tình huống 3 không thu được kết tủa)

+ Tình huống 1: chỉ xảy ra phản ứng H+ + AlO2- + H2O → Al(OH)3↓ ↔ nH+ = n↓

+ Tình huống 2: Xảy ra cả 2 phản ứng (3) H+ + AlO2- + H2O → Al(OH)3↓

Vậy sự biến thiên lượng kết tủa theo lượng H+ được biểu diễn bằng đồ thị sau:

* Lưu ý:

- Nếu dẫn CO 2 vào dung dịch chứa AlO 2-, thấy kết tủa Al(OH)3 tạo thành, nhưng kếttủa này không bị tan trong CO2 dư Phản ứng: CO2 + 2H2O + AlO2- → Al(OH)3 +HCO3-

- Nếu dung dịch axit đem dùng là H 2 SO 4 , muối nhôm là Ba(AlO 2 ) 2 thì ngoài kết tủaAl(OH)3 có thể thu được, chắc chắn sau phản ứng còn thu được kết tủa BaSO4