Cho dd A t¸c dông víi dd NaOH d, kÕt tña thu ®îc mang nung trong kh«ng khÝ ®Õn khèi lîng kh«ng ®æi... Thªm tõ tõ dung dÞch NaOH vµo B sao cho kÕt tña ®¹t tíi lîng lín nhÊt th× dïng hÕt 5[r]
Trang 1Biên soạn dạng bài tập
để rèn trí thông minh bồi dỡng học sinh giỏi
I Đặt vấn đề:
1 Trí thông minh là gì?
Là nhanh nhạy nhận ra mối quan hệ giữa các sự vật và biết tận dụng mối
quan hệ đó theo hớng có lợi nhất để đạt đến mục tiêu
2 Ví dụ:
Ví dụ 1:
Nhà toán học Gauss, tính tổng 100 số nguyên đầu tiên = 5050
Bình thờng: 1 + 2+ 3 + …
Biết tận dụng mối quan hệ để vận dụng, vậy trong dạy học phải dạy cho HS biết cách quan sát, so sánh, tận dụng kết quả so sánh
Ví dụ 2: Tìm CTTQ để tính số ete thu đợc khi đun hỗn hợp chứa x rợu (H2SO4
đặc, 1400C)
Ví dụ 3: Sắp xếp các loại phân đạm sau theo thứ tự hàm lợng đạm tăng dần:
(NH4)2SO4, NH4NO3, (NH2)2CO, Ca(NO3)2, CaCN2 (caxi xianamit)
Thông thờng: Tính %N trong từng hợp chất, sau đó so sánh
Cách sáng tạo: Số nguyên tử N trong các hợp chất nh nhau (2 nguyên tử), vì vậy
chỉ cần so sánhkhối l ợng phân tử
Ví dụ 4: Sắp xếp các chất sau theo thứ tự %C tăng dần: C2H2, C2H4, C2H6, C2H5OH, CH3COOH, CH3CHO, HCOOCH3, C2H5I, C2H5Cl, C2H5Br
Thông thờng:
- Cách 1: Tính % C trong từng hợp chất, sau đó so sánh
- Cách 2: Số nguyên tử C trong các hợp chất nh nhau (2 nguyên tử), vì vậy chỉ cần so sánh khối lợng phân tử các chất
Cách sáng tạo: Số nguyên tử C trong các hợp chất nh nhau (2 nguyên tử), vì vậy
chỉ cần so sánh phần còn lại
Ví dụ 5: Sắp xếp các chất sau theo chiều hàm lợng Fe tăng: FeS, FeS2, FeO, Fe2O3, Fe3O4, FeSO3, FeSO4, Fe2(SO4)3
Thông thờng:
Tính % C trong từng hợp chất, sau đó so sánh
Cách sáng tạo: MO=16, MS=32 nh vậy chúng ta qui đổi 1S =2O, khi đó 1 nguyên
tử S kết hợp với ít O nhất sẽ có % lớn nhất
Ví dụ 6: Hai chất nào trong số các chất sau có % Cu nh nhau CuO, Cu2O, CuS, Cu2S
Thông thờng:
Tính % Cu trong từng hợp chất, sau đó so sánh từ đó rút ra kết luận
Trang 2Cách sáng tạo: MO=16, MS=32 nh vậy chúng ta qui đổi 1S =2O, và xét tỉ lệ Cu với O
Ví dụ 7: Sắp xếp các chất sau theo thứ tự %S tăng dần Na2SO4, K2SO4, MgSO4, CaSO4, BaSO4, PbSO4
Thông thờng:
Tính % S trong từng hợp chất, sau đó so sánh
Cách sáng tạo: Các chất đều có gốc SO42- nh nhau, vì vậy chỉ cần so sánh khối l-ợng kim loại trong hợp chất
Ví dụ 8: Cho 20 gam hỗn hợp gồm Mg và Fe tác dụng hết với dung dịch HCl
thấy có 1 gam khí H2 thoát ra Tính khối lợng muối clorua tạo ra trong dung dịch
Thông thờng:
- Viết phơng trình, lập hệ giải
- áp dụng bảo toàn khối lợng
Cách sáng tạo:
mmuối = 20 + 35,5 =55,5 gam
Ví dụ 9: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,2 mol Fe và 0,1 mol Fe2O3 trong dd HCl d đợc dd A Cho dd A tác dụng với dd NaOH d, kết tủa thu đợc mang nung trong không khí đến khối lợng không đổi Tính khối lợng chất rắn thu đợc
Giải:
0,2mol 0,2 Fe2O3 + 6HCl 2FeCl3 + 3H2O (2) 0,1mol 0,2
HCld + NaOH NaCl + H2O (3) FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaOH (4) 0,2 0,2
FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl (5)
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3 (6) 0,2 0,2
2Fe(OH)3 ⃗t0 Fe2O3 + 3H2O (7)
0,2 + 0,2 0,2 Chất rắn thu đợc là Fe2O3 với khối lợng là: 160.0,2 = 32g
* Phát hiện v/đ: Chỉ có 0,2 mol Fe là có biến đổi hóa học thành Fe2O3
Trang 3* Giải quyết v/đ: Chỉ cần tính lợng Fe2O3 sinh ra từ Fe để cộng với lợng
Fe2O3 đã có từ đầu:
2Fe Fe2O3 0,2 0,1
mFe2O3=160 ( 0,1+ 0,1)=32 g
Ví dụ 10: Chia a gam hỗn hợp 2 rợu no, đơn chức thành 2 phần đều nhau.
- Phần 1 mang đốt cháy hoàn toàn thu đợc 2,24 lít CO2 ở đktc
- Phần 2 mang tách nớc hoàn toàn thu đợc hỗn hợp 2 anken Đốt cháy hoàn toàn 2 anken này thì thu đợc bao nhiêu gam nớc?
Giải:
Đặt n là số nguyên tử cacbon trung bình của 2 rợu Gọi x là số mol hai rợu trong mỗi phần
- Phần 1: C n H 2 n+1OH+3 n
x mol n x
- Phần 2: C n H 2 n+1OH C n H 2 n+H2O (2)
C n H 2 n+3 n
x mol n x n x Theo (1): nCO2=n x=2 ,24
Theo (2): n2 anken = nhhrợu = x
Theo (3): nCO2=nH2O=n x=0,1
Vậy khối lợng nớc thu đợc là: 18.0,1 = 1,8g
* Phát hiện v/đ: Tách nớc thì mol anken thu đợc bằng mol rợu, số
nguyên tử C của anken vẫn bằng số nguyên tử C của rợu Vậy đốt rợu và đốt anken cho cùng số mol CO2, nhng đốt anken lại cho số mol H2O bằng số mol CO2
* Giải quyết v/đ: Lấy số mol H2O (chính bằng số mol CO2) để nhân với
PTK của H2O ta đợc: 18.0,1 = 1,8g H2O
Với các bài tập trên, trớc tiên ta yêu cầu HS giải bằng các phơng pháp thông thờng sau đó mới yêu cầu họ tìm xem có gì đặc biệt không (phát hiện v/đ) để từ đó tìm ra cách giải nhanh (giải quyết v/đ một cách thông minh nhất)
Chuyển từ bài toán này sang dạng trắc nghiệm
Ví dụ 11 (ở cấp THCS sau khi học về lập công thức hóa học và hóa trị)
H 2 SO 4
Trang 4Một khoáng chất có chứa 20,95%Nhôm; 21,7%Silic và còn lại là Oxi và Hidro
(về khối lợng) Hãy xác định công thức của khoáng chất này
Đặt % lợng Oxi = a thì % lợng Hidro = 57,37 – a
Ta có: tỷ lệ số nguyên tử Al : Si : O : H =
20,93 21,7 a
Mặt khác: phân tử khoáng chất trung hòa điện nên
Giải phơng trình cho a = 55,82
Suy ra, Al : Si : O : H =
20,93 21,7 55,82
Vậy công thức khoáng chất Al 2 Si 2 O 9 H 4 hay Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O (Cao lanh)
Ví dụ 12: (ở cấp THCS sau khi học về Bài toán tính theo phơng trình hóa
học)
Cho 9,0 gam hỗn hợp gồm bột Mg và bột Al tan hết trong 200 mL dung dịch HCl thấy thoát ra khí A và thu đợc dung dịch B Thêm từ từ dung dịch NaOH vào
B sao cho kết tủa đạt tới lợng lớn nhất thì dùng hết 500 mL dung dịch NaOH 2M Lọc kết tủa đem nung đến phản ứng hòan toàn thu đợc 16,2 gam chất rắn Viết phơng trình phản ứng Tính thể tích khí A (đktc), nồng độ mol của dung dịch HCl và % lợng mỗi kim loại ban đầu
Mg + 2 HCl MgCl 2 + H 2
Al + 3 HCl AlCl 3 + 1,5 H 2
HCl + NaOH NaCl + H 2 O
MgCl 2 + 2NaOH Mg(OH) 2 + 2 NaCl
AlCl 3 + 3NaOH Al(OH) 3 + 3 NaCl
Mg(OH) 2 MgO + H 2 O
2 Al(OH) 3 Al 2 O 3 +3 H 2 O
Theo phơng trình: số mol HCl = NaOH = 1,0 mol C M (HCl) = 5 M
Số mol H 2 = số mol oxi trong 2 oxit =
16, 2 9 16
= 0,45 mol VH 2= 10,08 lít Cuối cùng bằng cách lập hệ phơng trình hoặc bằng phép tính số học tính đợc: % Mg = 40% và % Al = 60%
Ví dụ 13: Hỗn hợp gồm Mg và Fe2O3 nặng 20gam tan hết trong dung dịch
H2SO4 loãng thoát ra Vlít H2 (đktc) và nhận đợc dung dịch B Thêm dung dịch NaOH d vào dung dịch B và lọc kết tủa tách ra nung đến lợng không đổi cân nặng 28gam Viết phơng trình phản ứng, tínhV và % lợng hỗn hợp
Sau khi viết phơng trình phản ứng, ta nhận xét: Mg + O Mg O
Suy ra: Fe 2 O 3 Fe 2 O 3 Lợng oxi đã kết hợp với Mg = 28 - 20 = 8 gam hay 0,05 mol V= 1,12 dm 3
Trang 5lợng Mg = (8: 16)x 24= 12gam chiếm 60%
Ví dụ 14: Hỗn hợp A chứa Sắt và Kim loại M có hóa trị không đổi Đem chia
đôi 38,4g A và cho 1 phần tan hết trong dung dịch HCl 8,96 lít H2 (đkc) Phần thứ 2 cho tác dụng hết với Cl2 thì dùng hết 12,32 lít (đkc) Xác định M và % lợng A
Fe + 2HCl FeCl 2 + H 2 Fe + 1,5 Cl 2 FeCl 3
M + nHCl MCl n + n/2H 2 M + 0,5n Cl 2 MCl n
Nhận xét số mol Cl 2 = 0,55 lớn hơn số mol H 2 = 0,4 là do một phần lợng Cl 2 tác dụng với Fe FeCl 3 Suy ra số mol Fe = (0,55- 0,4)2 = 0,3(trong 1/2 A)
và số mol M =(0,4 - 0,3)
2
0, 2 n
Lợng M =
38, 4
2 (0,3 56) = 2,4g (trong 1/2A) chiếm 12,5%
M =
2, 4n
0, 2 = 12n thích hợp với n = 2 M = 24 là Mg.
Ví dụ 15: Cho V lớt khớ CO qua ống sứ đựng 5,8 gam oxit sắt FexOy núng đỏ
một thời gian thỡ thu được hỗn hợp khớ A và chất rắn B Cho B tỏc dụng hết với axit HNO3 loóng thu đưọc dung dịch C và 0,784 lớt khớ NO Cụ cạn dung dịch C thỡ thu được 18,15 gam một muối sắt (III) khan Nếu hũa tan B bằng axit HCl dư thỡ thấy thoỏt ra 0,672 lớt khớ (Cỏc khớ đo ở điều kiện tiờu chuẩn)
a) Xỏc định cụng thức của oxớt sắt
b) Tớnh % theo khối lượng cỏc chất trong B
a) Số mol Fe trong Fe x O y = số mol Fe trong Fe(NO 3 ) 3 = 0,075
số mol oxi trong Fe x O y =
5,8 0,075 56
16
= 0,1
0,075 3
Fe
Vậy công thức của B l Fe à 3 O 4
b) B có thể chứa Fe, FeO (a mol) v Fe à 3 O 4 dư (b mol)
3Fe 3 O 4 + 28HNO 3 9Fe(NO 3 ) 3 + NO + H 2 O
3FeO + 10HNO 3 3Fe(NO 3 ) 3 + NO + 5H 2 O
Fe + 4 HNO 3 Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O
Fe + 2HCl FeCl 2 + H 2 , nFe=nH2=0 , 672
ta có : {56 0 , 03+72 a+232 b=5 ,16 0 , 03+ a
b
⇒{b=0 , 015 a=0
Trang 6%mFe=0 , 03 56
Ví dụ 16: Cho X là hỗn hợp 3 chất gồm kim loại M, oxit và muối sunfat của kim loại M (M có hoá trị 2 không đổi trong các hợp chất) Chia 29,6 gam X thành 2 phần bằng nhau :
- Phần 1 : đem hoà tan trong dung dịch H 2 SO 4 loãng , d thu đợc dung dịch A
và khí B Lợng khí B này vừa đủ để khử hết 16 gam CuO đun nóng Sau đó cho dung dịch A tác dụng với dung dịch KOH d đến khi kết thúc phản ứng thu đợc kết tủa C Nung C đến lợng không đổi thu đợc 14 gam chất rắn D.
- Phần 2 : Cho tác dụng với 200 ml dung dịch CuSO 4 1,5M Sau khi phản ứng kết thúc tách bỏ chất rắn, cô cạn phần nớc lọc thì thu đợc 46 gam muối khan
E a) Viết phơng trình phản ứng xảy ra.
b) Xác định kim loại M và tính % lợng các chất trong X.
Cách giải chung mà các học sinh có đặc điểm này đều làm là đặt ẩn , lập
hệ phơng trình để giải:
M + H 2 SO 4 MSO 4 + H 2 (0,2 mol)
MO + H 2 SO 4 MSO 4 + H 2 O
MSO 4 MSO 4
H 2 + CuO (0,2mol) Cu + H 2 O
MSO 4 + 2 NaOH M(OH) 2 + Na 2 SO 4
M(OH) 2 MO (14g) + H 2 O
M + CuSO 4 MSO 4 + Cu
MO (0,2mol) (0.2mol) MO
MSO 4 MSO 4 46g
CuSO 4 (0,1mol) CuSO 4 (0,1mol)
Hệ phơng trình: Mx + (M+16)y + (M+96)z = 14.8
(M+16).(x+y+z) = 14 và (M+96)(0,2+ z)+ 160 0,1 = 46 Giải hệ cho : x = 0,10 ; z = 0,05; M= 24 Mg
* Nếu học sinh có khả năng quan sát các phơng trình thì sẽ rút ra nhận xét :
M + O MO
14,8 gam MO MO 14 gam
MSO 4 - SO 3 MO
Ta có: 14,8 + 0,2 16 80 n MSO4
= 14 n MSO4
= 0,05 mol (M + 96) 0,25 + 16 = 46 M = 24 Mg