Nâng cao kỹ năng giải bài tập về axit sunfuric cho HS lớp 10

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓATRƯỜNG THPT HÀM RỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC "NÂNG CAO KỸ NĂNG GIẢI BÀI TẬP CỦA PHẢN ỨNG OXI HÓA NHẸ ANCOL ĐƠN CHỨC BẬC I TRONG CÁC ĐỀ THI ĐẠI H

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

MÔN HÓA HỌC

"NÂNG CAO KỸ NĂNG GIẢI BÀI TẬP CỦA PHẢN ỨNG

OXI HÓA NHẸ ANCOL ĐƠN CHỨC BẬC I

TRONG CÁC ĐỀ THI ĐẠI HỌC VÀ CAO ĐẲNG"

Người viết: Lê Thị Lan Hương

Tổ: Hoá – Sinh – Công nghệ

Tháng 5/2012

MỤC LỤC

Trang

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

NÂNG CAO KỸ NĂNG GIẢI BÀI TẬP VẬN DỤNG VỀ AXIT

SUNFURIC DÀNH CHO HỌC SINH LỚP 10

ÔN THI THPTQG

Người thực hiện: Lê Thị Lan Hương Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc môn: Hóa học

THANH HÓA - NĂM 2021

MỤC LỤC

1 MỞ ĐẦU

1.1 Lí do chọn đề tài……… 3

1.2 Mục đích nghiên cứu……… 3

1.3 Đối tượng nghiên cứu……… 3

1.4 Phương pháp nghiên cứu……… 3

1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm ……… 4

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm……… 5

2.1.1 Phân tử axit H2SO4……… 5

2.1.2 Tính chất hóa học của axit H2SO4……… 5

2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng SKKN ……… 5

2.3 Giải pháp và tổ chức thực hiện……… 5

2.3.1 Giải pháp……… 5

2.3.2 Tổ chức thực hiện……… 5

2.3.3 Nội dung thực hiện……… 5

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm……… …… 12

3 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận……… 15

3.2 Kiến nghị……… 15

MỞ ĐẦU

1.1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Qua một số năm dạy học môn Hóa học ở trường Trung học phổ thông, tôi nhận thấy bài tập vận dụng về axit H2SO4 rất quan trọng, được nhiều thầy cô và học sinh chú ý

Đây là kiến thức cơ bản trong chương trình của lớp 10 Trong học tập hoá học, việc nhận ra những đặc điểm của các dạng bài tập hoá học có một ý nghĩa rất quan trọng Thông qua giải bài tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thông minh, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú và nâng cao kỹ năng giải bài tập của từng dạng tương ứng

Qua quá trình giảng dạy, tôi đã tích luỹ được một số đặc điểm về bài tập vận dụng về axit H2SO4 Việc xác định các dạng bài, đặc điểm cụ thể của từng dạng đã tỏ ra có nhiều ưu điểm Trong trường hợp này, học sinh tiết kiệm được rất nhiều thời gian để có kết quả đúng

Chính vì vậy, tôi mạnh dạn đưa ra phương pháp giải một số dạng bài tập vận dụng về axit H2SO4, dành cho học sinh lớp 10 ôn thi THPTQG, làm tài liệu phục vụ cho việc dạy học của bản thân; đồng thời góp một phần nhỏ cho đồng nghiệp và trên hết là giúp các em học sinh linh hoạt, tự tin khi giải loại bài tập này

Vì vậy, tôi chọn đề tài: ”Nâng cao kỹ năng giải bài tập vận dụng về axit sunfuric dành cho học sinh lớp 10 ôn thi THPTQG”.

1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Tôi nghiên cứu vấn đề này nhằm phân dạng loại bài tập vận dụng về axit

H2SO4 từ dễ đến khó, trên cơ sở đã học lí thuyết và làm hết bài tập trong sách giáo khoa Giúp học sinh không chỉ nhận ra dạng bài mà còn rèn luyện và nâng cao kỹ năng giải bài tập vận dụng về axit H2SO4

1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Đề tài này nghiên cứu các đặc điểm của bài tập vận dụng về axit H2SO4 Dựa trên các định luật bảo toàn: Bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng và quan trọng hơn cả là bảo toàn electron Từ đó, tôi phân ra 5 dạng bài tập và cách giải bài tập ngắn gọn, dễ hiểu giúp đạt mục tiêu giáo dục

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Qua việc thu thập tài liệu là các bài tập vận dụng về axit H2SO4, tôi phân

ra 5 dạng Kết hợp tìm hiểu đối tượng học sinh, tôi đặt ra mục tiêu cần đạt được cho học sinh sau khi áp dụng đề tài

Mặt khác, tôi dùng mẫu trắng không áp dụng đề tài để làm đối chứng Trên cơ sơ kết quả nhận thức của học sinh thông qua các tiết học và bài kiểm tra

Tôi thống kê, tổng hợp hiệu quả sử dụng của đề tài Đánh giá nghiêm túc chất lượng đề tài, xác định ưu điểm và nhược điểm Sau đó, tôi khắc phục mẫu trắng

Với cơ sở lí thuyết sẵn có phần bài tập axit H2SO4, tôi hoàn thiện đề tài nghiên cứu này để nâng cao kỹ năng giải bài tập vận dụng về axit H2SO4

1.5 NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Dựa vào các đặc điểm của đề bài, chỉ ra cách phân loại, giúp học sinh dễ

nhận ra dạng bài và xác định cách giải phù hợp

Đưa ra các dạng bài cho học sinh rèn luyện, hướng dẫn học sinh nhận dạng Xác định cách giải phù hợp cho từng dạng Từ đó, rút ngắn thời gian làm bài và đạt yêu cầu: làm được bài tập vận dụng về axit H2SO4 với thời gian ngắn nhất

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1.1 Phân tử axit H 2 SO 4

- Công thức phân tử: H2SO4

- Công thức cấu tạo: H – O O

S

H – O O

2.1.2 Tính chất hóa học của axit H 2 SO 4

a Tính chất của dung dịch axit H 2 SO 4 loãng

- Đổi màu quỳ tím thành đỏ

- Tác dụng với kim loại hoạt động, giải phóng khí hiđro

- Tác dụng với oxit bazơ và với bazơ

- Tác dụng được với nhiều muối

b Tính chất của dung dịch axit H 2 SO 4 đặc

- Tính oxi hóa mạnh: oxi hóa được hầu hết kim loại (trừ Au, Pt), nhiều phi kim (C, S, P…) và nhiều hợp chất

- Tính háo nước [1]

2.2 THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Khi dạy phần bài tập axit H2SO4 theo chuẩn kiến thức, sách giáo khoa và sách giáo viên, kết hợp bài tập của sách giáo khoa và sách bài tập; tôi thấy kết quả chưa đạt mong muốn Đa số học sinh gặp khó khăn khi giải các bài tập vận dụng về axit H2SO4 ở mức độ vận dụng

Trong thực tế tôi giảng dạy 4 lớp 10, các lớp không hoàn toàn đồng đều

về chất lượng Tôi đã khắc phục bằng cách tăng thời gian, kèm cặp các em sao cho đạt tương đối đồng đều về nhận thức lí thuyết bài tập cơ bản

2.3 GIẢI PHÁP VÀ TỔ CHỨC THỰC HIỆN

2.3.1 Giải pháp

Tôi dùng các tiết dạy bồi dưỡng để khai thác từng loại phản ứng theo thứ tự: phân dạng bài tập, nhấn mạnh đặc điểm từng loại bài tập, ví dụ tương ứng, bài tập tự giải và sau cùng là bài kiểm tra TNKQ tương ứng để đánh giá kết quả dạy và học

2.3.2 Tổ chức thực hiện

- Đối tượng thực hiện: học sinh 4 lớp 10C4, 10C5, 10C6, 10C7 tôi đang trực tiếp giảng dạy

- Phương pháp thực hiện: tôi chọn 3 lớp 10C4, 10C5, 10C6 để dạy khai thác theo giải pháp trên; còn lớp 10C7 thì không

- Thời gian thực hiện: tiết 50 - 58, chương 6 của phân phối chương trình hóa học cơ bản lớp 10 và 12 tiết bồi dưỡng trong 3 tuần đó

2.3.3 Nội dung thực hiện

Dạng 1: Một kim loại tác dụng với axit H2SO4

a Phương pháp

Nhận dạng một kim loại tác dụng với axit H2SO4 loãng (tạo ra muối và khí H2) hoặc đặc (tạo ra muối, H2O và sản phẩm của sự khử thường là SO2) Nếu bài tập có nhiều kim loại, nhưng không yêu cầu tìm từng kim loại, cũng có thể quy về dạng một kim loại

b Các ví dụ của dạng 1

1,12 lít khí thoát ra ở đktc Xác định kim loại M

Cách 1: Phương trình phản ứng:

2 M + x H2SO4 → M2(SO4)x + x H2↑

Do nH2 = 0,05 mol nên nM = (0,05/x).2 = 0,1/x = (2,8/M) → M/x = 28 Chọn n = 2, M = 56 (Fe) Vậy: M là Fe

Cách 2: Bảo toàn electron

Do nH2 = 0,05 mol nên ne = 0,05.2 = 0,1 = (2,8/M).x → M/x = 28

Chọn n = 2, M = 56 (Fe)

thu được 672 ml khí SO2 ở 27,30C và 1,1 atm Xác định tên kim loại M

Gọi hóa trị của M là x (x = 1,2,3); nSO2 = 0,03 mol

Cách 1: Phương trình phản ứng:

2 M + 2x H2SO4 → M2(SO4)x + x SO2↑ + 2x H2O

Do nSO2 = 0,03 mol nên nM = (0,03/x).2 = 0,06/x = (1,92/M)

→ M/x = 32 Chọn n = 2, M = 64 (Cu) Vậy: M là Cu

Cách 2: Bảo toàn electron

Do nSO2 = 0,03 mol nên ne = 0,03.2 = 0,06 = (1,92/M).x → M/x = 32 Chọn n = 2, M = 64 (Cu)

c Các bài tập rèn luyện của dạng 1

được 5,04 lit khí SO2 ở đktc Xác định tên kim loại M

không đổi thu được 16,6 gam hỗn hợp oxit Hòa tan hoàn toàn 16,6 gam hỗn hợp oxit trên bằng dung dịch H2SO4 loãng Tính khối lượng muối sunfat tạo thành

A 24,6 gam B 26,4 gam C 26,2 gam D 34,2 gam.

Dạng 2: Nhiều kim loại tác dụng với axit H2SO4

a Phương pháp

Nhận dạng nhiều kim loại (từ 2 kim loại trở lên) tác dụng với axit H2SO4 loãng (tạo ra muối và khí H2) hoặc đặc (tạo ra muối, H2O và sản phẩm của sự khử thường là SO2); đôi khi kết hợp thêm bài toán phụ

b Các ví dụ của dạng 2

đặc, dư nóng thì thu được 1,456 lit SO2 ở đktc

Tính khối lượng muối thu được và số mol từng kim loại trong hỗn hợp ban đầu

Quá trình cho electron Quá trình nhận electron

Fe0 → 3e + Fe3+ S+6 + 2e → S+4

Cu0 → 2e + Cu2+

Ta có: ne trao đổi = ne nhận = 0,065.2 = 0,13 mol = ne cho = 3a + 2b

Do nSO42- = ne/2 = 0,065 mol nên m muối = m kim loại + m SO4

= 2,96 + 0,065 96 = 9,2 gam

Ta có: 56a + 64b = 2,96

3a + 2b = 0,13

→ a = 0,03; b = 0,02

Vậy: m muối = 9,2 gam; nFe = 0,03 mol; nCu = 0,02 mol

đặc, dư, nóng Khí SO2 sinh ra được hấp thụ hết vào 200 ml dung dịch NaOH 0,5M Cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được 9,17 gam chất rắn khan

Tính số mol từng kim loại trong hỗn hợp ban đầu

hợp bài toán ngược của SO2 và bazơ

Bước 1: Tìm nSO2 nNaOH = 0,2.0,5 = 0,1 mol

Lập bảng xét trường hợp sản phẩm:

Do 6,3 < 9,17 < 10,4 nên sản phẩm gồm 2 muối: Na2SO3 (a mol)

và NaHSO3 (b mol)

Ta có: 2a + b = 0,1; 126a + 104b = 9,17

→ a = 0,015; b = 0,07 → nSO2 = a + b = 0,085 mol

Bước 2: Tìm số mol từng kim loại.

Gọi nMg = x mol, nAl = y mol; nSO2 = 0,06 mol

Quá trình cho electron Quá trình nhận electron

Mg0 → 2e + Mg2+ S+6 + 2e → S+4

Al0 → 3e + Al3+

Ta có: ne trao đổi = ne nhận = 0,085.2 = 0,17 mol = ne cho = 2x + 3y

Mặt khác: 24x + 27y = 1,77 → x = 0,04; y = 0,03

Vậy: nMg = 0,04 mol; nAl = 0,03 mol

c Các bài tập rèn luyện của dạng 2

loãng thì thu được 1,12 lít khí H2 ở đktc Khi hoà tan hỗn hợp A bằng H2SO4 đặc, dư thì thu được sản phẩm của sự khử là 0,06 mol chất X Chất X là

A H2S B SO2 C SO3 D S.

Bài 2: Hoà tan hết 1,6 gam hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M (hoá trị không đổi)

trong H2SO4 đặc, dư, nóng thì thu được dung dịch B và 1,12 lít khí SO2 (đktc) Mặt khác, A tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch HCl 0,4M Xác định kim loại M

Dạng 3: Hỗn hợp tác dụng với axit H2SO4

a Phương pháp

Hỗn hợp tác dụng với axit H2SO4 gồm từ hai chất trở lên, không chỉ là kim loại, chất có thể là oxit, muối…

Chú ý: áp dụng các định luật bảo toàn.

b Các ví dụ của dạng 3

Ví dụ 1: Đốt cháy 14 gam Fe trong không khí thu được 18,8 gam chất rắn A

gồm các oxit và Fe dư Hoà tan hoàn toàn A bằng dung dịch H2SO4 đặc, dư, nóng thấy thoát ra V lít khí SO2 đktc Tính V

Hướng dẫn giải:

Lập chuỗi :Fe (Fe, O) Fe2(SO4)3, SO2

14 gam 18,8 gam V lit ? Gọi: Trong A: nFe = a mol, nO = b mol

Theo định luật bảo toàn nguyên tố, ta có: a = 14/56 = 0,25 mol

Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có: b = (18,8 – 14)/16 = 0,3 mol

Theo định luật bảo toàn electron

Ta có: ne cho = 0,25.3 = ne nhận = 0,3.2 + nSO2.2 → nSO2 = 0,075 mol Vậy: VSO2 = 1,68 lit

Ví dụ 2: Hoà tan hoàn toàn 2,6 gam hỗn hợp FeO và FeCO3 bằng dung dịch

H2SO4 đặc, dư, nóng thì thu được 560 ml hỗn hợp khí A ở đktc

Tính số mol mỗi chất trong hỗn hợp ban đầu

Ta có: 72 a + 116b = 2,6 (1)

Theo định luật bảo toàn electron, ta có: nSO2 = (a + b)/2

Theo định luật bảo toàn nguyên tố, ta có: nCO2 = b

Như vậy: n khí = 0,025 = 0,5a + 1,5b (2)

Từ (1), (2); ta có a = 0,02, b = 0,01

Vậy: nFeO = 0,02 mol, nFeCO3 = 0,01 mol

c Các bài tập rèn luyện của dạng 3

Bài 1: Đốt cháy m gam Fe trong không khí thu được 7,68 gam chất rắn A gồm

các oxit và Fe dư Hoà tan hoàn toàn A bằng dung dịch H2SO4 đặc, dư, nóng thấy thoát ra 2,24 lít khí SO2 ở đktc Giá trị của m là

A 6,496 gam B 6,72 gam C 4,20 gam D 2,872 gam.

- Phần 1 tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 1,344 lít khí

- Phần 2 tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, dư, nóng dư thu được 2,464 lít khí Các khí đều ở đktc

Phần trăm khối lượng của Cu trong A gần nhất với

Dạng 4: Oleum

a Phương pháp

Nhận dạng oleum qua CTPT H2SO4.nSO3, một chất trung gian quan trọng trong quá trình sản xuất axit H2SO4 Giá trị của n là số nguyên dương

b Các ví dụ của dạng 4

X Để trung hòa 10 ml dung dịch X cần 16 ml dung dịch NaOH 0,5M

Xác định CTPT oleum

Hướng dẫn giải:

nNaOH = 0,016.0,5 = 0,008 mol

Phương trình phản ứng:

(1) H2SO4.nSO3 + n H2O → (n+1) H2SO4

(2) H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O

Theo ptphản ứng (2): Do nNaOH = 0,008 mol nên nH2SO4 (10 ml) = 0,004 mol

→ nH2SO4 (200 ml) = 0,08 mol

Theo ptphản ứng (1): noleum = 0,08/(n + 1) = 6,76/(98 + 80.n) → n = 3

Vậy: CTPT của oleum là H2SO4.3SO3.

H2SO4 20% (D=1,25g/ml) thành dung dịch H2SO4 80%

Hướng dẫn giải: bài này dạng oleum.

Gọi: noleum= x mol; mdung dịch H2SO4 20% = 48.1,25 = 60 gam; mH2SO4(60 g) = 12 gam

moleum = (98 + 3.80).x = 338x gam; m H2SO4 (oleum) = 4x.98 = 392x gam

Ta có: Dung dịch thu được có nồng độ 80% hay:

(12 + 392x) / (60 + 338x) = 0,8 → x ≈ 0,296 mol → moleum ≈ 100 gam

Cách 2: mdung dịch H2SO4 20% = 48.1,25 = 60 gam; mH2SO4(60 g) = 12 gam

C% H2SO4 oleum = 4.98/(98 + 3.80) ≈ 116 %

Lập đường chéo: moleum 116% 60%

80% moleum= 60 (60/36) = 100 gam 60gam 20% 36%

c Các bài tập rèn luyện của dạng 4

dịch H2SO4 (dung dịch X) Để trung hòa 10 ml dung dịch X cần 10 ml dung dịch Ba(OH)2 1M Giá trị của m là

A 8,36 gam B 4,18 gam C 16,72 gam D 10,45 gam.

dung dịch H2SO4 98% ?

A 2450 gam B 306,25 gam C 2540 gam D 302,65 gam.

Dạng 5: Sản xuất axit H2SO4

a Phương pháp

Nhận dạng quá trình sản xuất axit H2SO4 có thể từ lưu huỳnh hoặc quặng sắt chứa lưu huỳnh

b Các ví dụ của dạng 5

dung dịch H2SO4 98% (D =1,84 g/cm3)

Biết hiệu suất của quá trình sản xuất là 80%

Hướng dẫn giải:

Sơ đồ sản xuất axit H2SO4:

FeS2

SO2 SO3 H2SO4.nSO3 H2SO4 (S )

mFeS2 = (1.1,84.0,98.120)/(98.2.0,9.0,8) = 1,533 tấn

Vậy: mFeS2 = 1,533 tấn

Ví dụ 2: Tính thể tích dung dịch H2SO4 98% (D =1,84 g/cm3) thu được khi dùng

4 tấn quặng pirit chứa % m FeS2 = 75% Biết hiệu suất của quá trình sản xuất là 88%

Hướng dẫn giải:

Sơ đồ sản xuất axit H2SO4:

FeS2

SO2 SO3 H2SO4.nSO3 H2SO4 (S )

V dung dịch H2SO4 98% = (4.0,75.2.98.0,88)/(120.0,98.1,84) = 2,39 m3 Vậy: V dung dịch H2SO4 98% = 2,39 m3

c Bài tập rèn luyện của dạng 5

m kg lưu huỳnh Biết hiệu suất của quá trình sản xuất là 82% Giá trị của m là

A 143,61 kg B 4,49 kg C 117,76 kg D 78,05 kg.

(D =1,84 g/cm3) Biết hiệu suất của quá trình sản xuất là 75% Khối lượng dung dịch H2SO4 98% thu được là

A 5,13 kg B 5,31 tấn C 2,89 tấn D 7,08 tấn.

2.4 HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Đối tượng áp dụng là học sinh các lớp 10C4, 10C5, 10C6, 10C7 Học sinh lớp 10C4, 10C5, 10C6 được khai thác để giải các bài tập, còn học sinh lớp 10C7 thì chưa được giới thiệu

KIỂM TRA 30 PHÚT - PHẦN AXIT H 2 SO 4

dung dịch H2SO4 (dung dịch X) Để trung hòa 10 ml dung dịch X cần 5 ml dung dịch Ba(OH)2 2M Giá trị của n là

H2SO4 98% Giá trị của m gần nhất với

A 245 gam B 306 gam C 504 gam D 544 gam.

được 3,36 lit khí SO2 ở đktc Xác định tên kim loại M

không đổi thu được 12,4 gam hỗn hợp oxit Hòa tan 10 gam hỗn hợp kim loại trên bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư Khối lượng muối sunfat tạo thành là

A 24,6 gam B 24,4 gam C 26,2 gam D 22,4 gam.

đặc, nóng, dư Khí sinh ra được hấp thụ hết vào dung dịch Cl2 dư, sau đó thêm tiếp dung dịch BaCl2 vừa đủ vào thì thu được 6,99 gam kết tủa

Phần trăm khối lượng của Cu trong A gần nhất với

trong H2SO4 đặc, dư, nóng thì thu được dung dịch B và 784 ml khí SO2 (đktc) Mặt khác, A tác dụng vừa đủ với 50 ml dung dịch HCl 0,8M.Kim loại M là

Câu 7: Đốt cháy m gam Fe trong không khí thu được 14,96 gam chất rắn A gồm

các oxit và Fe dư Hoà tan hoàn toàn A bằng H2SO4 đặc, dư, nóng thấy thoát ra 2,576 lít khí SO2 ở đktc Giá trị của m là

A 8,4 gam B 11,76 gam C 2,8 gam D 11,20 gam.

dịch H2SO4 đặc, dư, nóng thì thu được 1,008 l khí SO2 ở đktc và dung dịch A Cho A tác dụng với dung dịch NaOH dư; lọc lấy kết tủa, nung đến khối lượng không đổi thì thu được 8,8g chất rắn Giá trị của m là

A 8,08 gam B 10,06 gam C 12,8 gam D 11,24 gam.