Giải bài tập hóa học bằng phương pháp đồ thị trong luyện thi THPT quốc gia

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO THANH HÓATRƯỜNG THPT BA ĐÌNH - NGA SƠNS Ở GIÁO DỤC VÀ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ TRONG LUYỆN THI THPT QUỐC GIA... Vì những l

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO THANH HÓATRƯỜNG THPT BA ĐÌNH - NGA SƠN

S

Ở GIÁO DỤC VÀ

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ TRONG

LUYỆN THI THPT QUỐC GIA

THANH HOÁ NĂM 2021

Dạng 1: XO 2 tác dụng với dung dịch M(OH) 2 4

Dạng 2: XO 2 tác dụng với dung dịch gồm MOH& M(OH) 2 11

Dạng 3: OH - tác dụng với dung dịch chứa H + , Al 3+ 16

Phần C - Hiệu quả của đề tài

Mục lục

sự việc hiện tượng

Với câu hỏi sử dụng hình ảnh, thí nghiệm; bài tập sử dụng đồ thị tôi thấy họcsinh khá lúng túng vì các em ít được thực hành; chưa được luyện bài tập sử dụng

đồ thị nhiều Hơn nữa bài tập sử dụng đồ thị thì đây không phải là một phươngpháp giải mới và xa lạ với nhiều giáo viên nhưng việc sử dụng nó để giải bài tậphóa học thì chưa nhiều vì vậy số lượng tài liệu tham khảo chuyên viết về đồ thị kháhạn chế và chưa đầy đủ

Vì những lí do trình bày ở trên tôi xin viết chuyên đề “Giải bài tập hóa học

bằng phương pháp đồ thị trong luyện thi THPT Quốc gia” nhằm giúp các em

khắc phục các khó khăn và tự tin khi xử lí dạng bài này Hi vọng chuyên đề này làmột tài liệu tham khảo hữu ích và bổ ích cho các em học sinh và đồng nghiệp

II / Mục đích nghiên cứu

Nhằm mục đích giúp học sinh có thể tự nghiên cứu, tự học tập và áp dụng chonhững trường hợp khác, khi giảng dạy cả ở những giờ chính khóa cũng như khi ônthi đại học cho học sinh khối 12, tôi đã tìm hiểu các dạng bài tập thường gây khókhăn cho học sinh để nghiên cứu phương pháp thể hiện một cách đơn giản nhất vàhiệu quả nhất

- Phân loại các dạng bài tập sử dụng phương pháp đồ thị thường gặp trong các kỳthi, đặc biệt là kỳ thi THPT Quốc Gia

- Hướng dẫn học sinh cách nhận dạng mỗi loại và đưa ra cách giải cho từng loại

- Đưa ra phương pháp giải mỗi loại bài tập, áp dụng phương pháp đồ thị để giúphọc sinh vận dụng tốt nhất các kĩ năng để làm bài thi đạt hiệu quả cao nhất

III Đối tượng nghiên cứu.

Tôi đã hệ thống lại các bài tập liên quan đến đồ thị và đưa ra phương pháp giảinhằm giúp học sinh dễ hiểu, giải quyết vấn đề nhanh, chính xác, đầy dủ và gọngàng hơn Đồng thời giúp học sinh có khả năng tư duy độc lập để vận dụng trongnhững trường hợp cụ thẻ

- Vì thời gian có hạn nên bước đầu tôi đã tập trung ở phản ứng:

1/ Giữa CO2 với dung dịch M(OH)2

2/ Giữa CO2 với dung dịch MOH/M(OH)2

3/ Phản ứng của dung dịch bazơ (chứa ionOH ) với dung dịch chứa muối Al3+

B/ NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm

Từ năm 2014 đến nay, trong đề thi Đại học, Cao đẳng và đề thi THPT Quốc Giathường có dạng bài tập liên môn Hóa - Toán: Sự biến thiên lượng chất tạo thànhtheo lượng chất tham gia phản ứng được biểu diễn bằng đồ thị

Phương pháp “Giải bài tập hóa học bằng đồ thị” sẽ giúp các em làm quen, hiểu

và vận dụng thành thạo kiến thức liên môn Hóa – Toán để tìm ra phương pháp giảitối ưu nhất

Phân tích chi tiết về mặt lý thuyết một phản ứng tiêu biểu, từ đó rút ra những điểmchung cho dạng phản ứng giữa oxit axit và dung dịch bazơ tạo kết tủa và dạng phảnứng tương tự

+ Bước 3: Vận dụng tính chất hình học của đồ thị để thiết lập được các biểu thứcliên quan đến lượng chất tham gia phản ứng và lượng chất tạo thành Từ đó tínhtoán để tìm ra kết quả.

*** Phương pháp giải chung:

Cách giải chung của phương pháp đồ thị gồm 4 bước sau

 Xác định dáng của đồ thị

 Xác định tọa độ các điểm quan trọng[thường là 3 điểm gồm: xuất phát, cực đại

và cực tiểu]

 Xác định tỉ lệ trong đồ thị(tỉ lệ trong đồ thị chính là tỉ lệ trong pư)

 Từ đồ thị đã cho và giả thiết để trả lời các yêu cầu của bài toán

Trong 4 bước trên thì 3 bước đầu giáo viên hướng dẫn HS làm 1 lần trong 1dạng  chủ yếu HS phải làm bước 4

Dạng 1: XO2 phản ứng với dung dịch M(OH)2

I Thiết lập hình dáng của đồ thị

+ Khi sục CO2 vào dung dịch chứa a mol Ca(OH)2 thì đầu tiên xảy ra pư

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2OSuy ra:  Lượng kết tủa tăng dần  Số mol kết tủa luôn bằng số mol CO2

 Số mol kết tủa max = a (mol)

 đồ thị của pư trên là:

Suy ra:  Lượng kết tủa giảm dần đến 0 (mol)

 Đồ thị đi xuống một cách đối xứng

II Phương pháp giải:

 Dáng của đồ thị: Hình chữ V ngược đối xứng

 Tọa độ các điểm quan trọng

1 M c ức độ nhận biết độ nhận biết nh n bi tận biết ết

VD1: Sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch

Ca(OH)2 Kết quả thí nghiệm được biểu diễn

trên đồ thị như hình bên Giá trị của a và b là

+ Từ tỉ lệ của đồ thị bài toán  a = 0,2 mol

+ Tương tự ta cũng có b = 2a = 0,4 mol Vậy chọn đáp án A

VD2: Hấp thụ hết V lít CO2 ở đktc vào 4 lít dung dịch Ca(OH)2 0,05 M thu được

15 gam kết tủa Giá trị của V là

A 11,2% hoặc 78,4% B 11,2% C 22,4% hoặc 78,4% D 11,2% hoặc 22,4%.Giải

+ Theo giả thiết ta có: Ca(OH)2 = 0,4 mol  CaCO3 max = 0,4 mol

+ Vì CaCO3 = 0,1 mol nên ta có đồ thị:

VD4: Hấp thụ hoàn toàn 26,88 lít CO2 (đktc) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2 a mol/lthu được 157,6 gam kết tủa Giá trị của a là

A 0,4 mol/l B 0,3 mol/l C 0,5 mol/l D 0,6 mol/l

Giải: + Ta có: CO2 = 1,2 mol; BaCO3 = 0,8 mol; Ba(OH)2 = 2,5a mol

+ Đồ thị của bài toán

A 0 đến 39,4 g B 0 đến 9,85 g C 9,85 đến 39,4 g D 9,85 đến 31,52 g.Giải: + Theo giả thiết ta có đồ thị:

VD6: Sục từ từ 0,6 mol CO2 vào V lít dung dịch chứa Ba(OH)2 0,5M thu được 2xmol kết tủa Mặt khác khi sục 0,8 mol CO2 cũng vào V lít dung dịch chứa Ba(OH)2

0,5M thì thu được x mol kết tủa Giá trị của V, x lần lượt là

dịch Ca(OH)2 KQ thí nghiệm được biểu diễn trên đồ

thị như hình bên Khi lượng CO2 đã sục vào dung

dịch là 0,85 mol thì lượng kết tủa đã xuất hiện là m

gam Giá trị của m là

A 40 gam B 55 gam C 45 gam D 35 gam

Giải: + Từ đồ thị(hình 1)  a = 0,3 mol.

+ Dễ thấy kết tủa cực đại = 0,65 mol

+ Từ kết quả trên ta vẽ lại đồ thị(hình 2): Từ đồ thị

này suy ra khi CO2 = 0,85 mol  x = 1,3 – 0,85 =

VD8: Sục CO2 vào 200 gam dung dịch Ca(OH)2

ta có kết quả theo đồ thị như hình bên Tính C%

CO2( 0,02 ≤ x ≤ 0,16) Khối lượng kết tủa biến thiên trong khoảng nào?

A 0 đến 15 gam B 2 đến 14 gam C 2 đến 15 gam D 0 đến 16 gam

Câu 2: Sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch

chứa a mol Ca(OH)2 KQ thí nghiệm được biểu

diễn trên đồ thị như hình bên Giá trị của a và x

Câu 3: Sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch

chứa V lít Ca(OH)2 0,05M KQ thí nghiệm được

biểu diễn trên đồ thị như hình bên Giá trị của V

Câu 4: Sục CO2 vào 200 gam dung dịch

Ca(OH)2 ta có kết quả theo đồ thị như hình bên

Tính C% của chất tan trong dung dịch sau pư?

Câu 5: Sục CO2 vào dung dịch Ba(OH)2 ta có

kết quả theo đồ thị như hình bên Giá trị của x

0,85

Dạng 2: CO2 phản ứng với dung dịch gồm NaOH; Ca(OH)2

+ Ta thấy: Số mol OH- = (x + 2y)  CO32- max = (0,5x + y)

+ Từ đó ta có đồ thị biểu thị quan hệ giữa số mol CO32- và CO2 như sau:

nCO2

n

CO32-x+2y y+x

y+0,5x

y

+ Mặt khác: số mol Ca2+ = y (mol),  số mol CaCO3(max) = y (mol)

Suy ra: Số mol kết tủa max = y (mol) Đồ thị của pư trên là:



nCO2

nCaCO3

x+2y y+x

y

II Phương pháp giải

 Dáng của đồ thị: Hình thang cân

 Tọa độ các điểm quan trọng

+ Điểm xuất phát: (0,0)

+ Điểm cực đại(kết tủa cực đại): (Ca2+, …)[a là số mol của Ca(OH)2]  kết tủa cựcđại là a mol.

+ Điểm cực tiểu: (0, nOH-),  Tỉ lệ trong đồ thị: 1:1

+ Ta cũng có số mol OH- = 0,4 mol + Từ đồ thị và số mol của các ion ta suy ra:

 x = kết tủa cực đại = 0,15 mol  t = số mol OH- = 0,4 mol

 y = x = 0,15 mol,  t – z = y  0,4 – z = 0,15  z = 0,25 mol

VD2(A-2009): Cho 0,448 lít khí CO2 (ở đktc) hấp thụ hết vào 100 ml dung dịchchứa NaOH 0,06M và Ba(OH)2 0,12M, thu được m gam kết tủa Giá trị của m là

A 1,970 B 1,182 C 2,364 D 3,940

Giải: Ta có: CO2 = 0,02 mol; OH- = 0,03 mol;

nCO2

nBaCO3

0,02 0

VD3: Sục V lít CO2 (đktc) vào 200 ml dung dịch hỗn hợp KOH 0,5M và Ba(OH)2

0,375M thu được 11,82 gam kết tủa Giá trị của V là

A 1,344l lít B 4,256 lít C 8,512 lít D 1,344l lít hoặc 4,256 lít Giải :+ Ta có : Ba2+ = 0,075 mol ; OH- = 0,25 mol ; BaCO3 ↓ = 0,06 mol

BaCO3 max = 0,075 mol

nCO2

nBaCO3

y 0

CO2 đktc vào 500 ml dung dịch X trên thì thu được 10 gam kết tủa Tính x, y ?

A 0,2 và 0,4 B 0,4 và 0,2 C 0,2 và 0,2 D 0,4 và 0,4.Giải : + Ta có : CO2 = 0,22 mol và CO2 = 0,4 mol; OH- = x + 0,5y ; Ca2+ = 0,5x

 kết tủa max = 0,5x

nCO2

nCaCO3

0,4 0

0,5x

0,5x 0,22 x+0,5y

0,2 0,1

Ca(OH)2 và KOH ta quan sát hiện tượng theo

đồ thị hình bên (số liệu tính theo đơn vị mol)

A 0,60; 0,40 và 1,50 B 0,30; 0,60 và 1,40

C 0,30; 0,30 và 1,20 D 0,20; 0,60 và 1,25

Giá trị của V là

Câu 2: Hoà tan hoàn toàn 31,3 gam hh gồm K và Ba vào nước, thu được dung dịch

X và 5,6 lít khí H2 (đktc) Sục 8,96 lít khí CO2 (đktc) vào dung dịch X, thu được mgam kết tủa Giá trị của m là

Câu 3(A_2013): Hh X gồm Na, Ba, Na2O và BaO Hòa tan hoàn toàn 21,9 gam Xvào nước, thu được 1,12 lít khí H2 (đktc) và dung dịch Y, trong đó có 20,52 gamBa(OH)2 Hấp thụ hoàn toàn 6,72 lít khí CO2 (đktc) vào Y, thu được m gam kết

tủa Giá trị của m là

Câu 4: Dung dịch A chứa a mol Ba(OH)2

và m gam NaOH Sục CO2 dư vào A ta

thấy lượng kết tủa biến đổi theo hình bên

Câu 5: Sục CO2 vào dung dịch chứa Ca(OH)2

và NaOH ta thu được kết quả như hình bên

Cho từ từ dung dịch chứa NaOH vào dung dịch chứa a mol AlCl3 ta có:

+ Pư xảy ra:

Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓, Al(OH)3 + OH- → Al(OH)4-[AlO2- + + 2H2O]+ Đồ thị biểu diễn hai pư trên như sau:

-II Phương pháp giải:

 Dáng của đồ thị: Tam giác không cân,

 Tọa độ các điểm quan trọng

Giải

+ Vì Al3+ = 0,3 mol  kết tủa max = 0,3 mol., + Số mol NaOH = 1,1 mol

VD4: Cho 800 ml dung dịch KOH x mol/l pư với 500 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,4Mđến pư hoàn toàn thu được 11,7 gam kết tủa Tính x?

+ Từ đồ thị  a = 0,15 3 = 0,45 mol và 1, 6 – b = 0,15  b = 1,45 mol

 x = 0,5625 và 1,8125 lít

3 Mức độ vận dụng

Chú ý: Khi thêm OH- vào dung dịch chứa x mol H+ và a mol Al3+ thì OH- pư với H+

trước  các phản ứng xảy ra theo thứ tự sau:

VD5(A_2014): Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch hh gồm a molHCl và b mol AlCl3, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau:

Câu 68: (đề QG 2018) Nhỏ từ từ đến dư KOH vào dung dịch hỗn hợp gồm a molHCl và x mol ZnSO4 ta quan sát hiện tượng theo đồ thị hình bên (số liệu tính theođơn vị mol)

Giá trị của x (mol) là

A 0,4 B 0,6 C 0,7 D 0,65

Bài tập tự giải dạng 3Câu 1: Dung dịch X chứa HCl 0,2M và AlCl3 0,1M Cho từ từ 500 ml dung dịch Ychứa KOH 0,4M và NaOH 0,7M vào 1 lít dung dịch X thu được m gam kết tủa.Tính m ?

A 3,90 gam B 1,56 gam C 8,10 gam D 2,34 gam

Câu 2: Hoà tan hết m gam Al2(SO4)3 vào nước được dung dịch A Cho 300 ml dungdịch NaOH 1M vào A, thu được x gam kết tủa Mặc khác, nếu cho 400 ml dungdịch NaOH 1M vào A, cũng thu được x gam kết tủa Giá trị của m là

Câu 4(Đề mẫu THPTQG_2015): Dung dịch X gồm Al2(SO4)3 0,75M và H2SO4

0,75M Cho V1 ml dung dịch KOH 1M vào 100 ml dung dịch X, thu được 3,9 gamkết tủa Mặt khác, khi cho V2 ml dung dịch KOH 1M vào 100 ml dung dịch X cũngthu được 3,9 gam kết tủa Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn Tỉ lệ V2: V1 là

C HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI

Khi học sinh áp dụng cách phân loại và phương pháp giải các bài toán về đồ thị, kếtquả thực hiện cho thấy

- Học sinh biết phân loại, hiểu và nắm được đặc điểm của từng dạng toán và tìm racách giải phù hợp

- Kết hợp nhuần nhuyễn các phương pháp giải, trình bày bài gọn gàng dễ hiểu

- Có khả năng sử dụng kết hợp các phương pháp bổ sung cho nhau để giải quyếtcác vấn đề cụ thể trong từng bài toán

Khi dạy về dạng bài tập về tôi đã đưa ra thử nghiệm đối với 2 lớp 12B, 12I trong

đó lớp 12B tôi đưa sáng kiến này vào dạy, còn lớp 12K không thực hiện thì kết quảkiểm tra trắc nghiệm 15 phút về dạng đồ thị ở cả hai lớp nhận được như sau:

đạt: 21.6%

13 hs đạt 35.1%

12 hs Đạt 32,5%

4 hs đạt 10,8%

đạt: 15,7%

13 hs đạt 25,5%

20 hs 39.2%

10 hsđạt 19.6%

Như vậy: Qua bảng kết quả trên thì thấy sự chênh lệch về kết qủa tương đối lớn Vìvậy tôi tiếp tục triển khai sáng kiến kinh nghiệm này ở các lớp còn lại để giúp họcsinh học tốt các bài tập về giải bài tập về đồ thị dự thi THPT Quốc gia hoặc thi họcsinh giỏi cấp tỉnh, giúp học sinh xác định tốt hướng đi và giải tốt những bài toán về

nó để các bài thi môn Hoá đạt điểm cao hơn Từ đó khuyến khích được học sinh tựtin hơn, yêu thích môn hoá và tin tưởng hơn vào chính mình, góp phần giúp họcsinh ôn luyện chuẩn bị cho kì thi Quốc gia sắp tới tốt hơn

D KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Qua chuyên đề này tôi đã giúp các em học sinh được tìm hiểu sâu hơn, chitiết hơn về cách giải bài tập hóa học bằng phương pháp đồ thị đồng thời tôi cũngphân loại phân loại chi tiết và đưa ra hệ thống bài tập khá đầy đủ cho mỗi dạng Từ

đó, tôi rút ra được một số kết luận sau :

 Nắm được cơ sở lý thuyết là chìa khóa đầu tiên của việc giải bài tập hóa học

 Nắm được cách phân loại các dạng bài tập và đưa ra phương pháp giải cho cácdạng bài tập đó sẽ giúp học sinh làm bài tập được nhanh và chính xác hơn

 Khi giải các bài toán đồ thị quan trọng nhất là học sinh phải nắm được dáng của

đồ thị và tỉ lệ trong đồ thị mà không cần vẽ đồ thị chính xác

Tuy nhiên việc phân loại là việc làm nghiêm túc đòi hỏi nhiều thời gian, nêntrong phạm vi bài viết này tôi chỉ bước đầu phân tích một số dạng bài toán về đồ thịtrong quá trình hướng dẫn học sinh và ôn luyện chuẩn bị cho các kỳ thi Trên cơ sở

bài viết này tôi dự định sẽ tiếp tục phát triển rộng hơn, khái quát hơn về bài toán về

đồ thị ở bậc phổ thông và xây dựng hệ thống câu hỏi bằng hình thức thi trắcnghiệm để học sinh áp dụng

Vì điều kiện thời gian làm hạn chế nên bài viết này không tránh khỏi những thiếusót, rất mong các bạn đồng nghiệp tham khảo và đóng góp ý kiến

Nga Sơn ngày 20/5/2021

Người viết

Mai Thị Huế

Tài liệu tham khảo

1 Giáo trình Hóa vô cơ tập 1, 2, 3 – Hoàng Nhâm chủ biên

2 Tài liệu chuyên khoa Hóa 10, 11, 12 – Trần Quốc Sơn

3 Những vấn đề chọn lọc của Hóa học – Trần Quốc Sơn, Nguyễn Văn Tòng…

4 Đề thi Đại học – Cao đẳng từ năm 2007 – 2020 của BGD

5 Đề thi thử Đại học của các trường chuyên trong cả nước

6 Câu hỏi lý thuyết và bài tập thực nghiệm Hóa vô cơ – Cao Cự Giác

DANH MỤC

CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHÒNG GD&ĐT, CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP

CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN

Họ và tên tác giả: Mai Thị Huế

Chức vụ và đơn vị công tác: Giáo viên trường THPT Ba Đình

Cấp đánh giá xếp loại (Phòng, Sở, Tỉnh )

Kết quả đánh giá xếp loại (A, B, hoặc C)

Năm học đánh giá xếp loại

1 Phương pháp giảng dạy bằng

câu hỏi trắc nghiệm hóa học lớp

12

2 Các bài toán lập công thức hóa

3 Phân loại và phương pháp giải

nhanh các bài toán lập công

thức phân tử

4 Phân loại và phương pháp giải

nhanh một số dạng bài tâp về

sắt và hợp chất của sắt trong

luyện thi đại học