Dùng bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập để hình thành cách giải bài tập hóa học theo phương pháp bảo toàn khối lượng cho học sinh giỏi lớp 8

Từ đó suy ra số nguyên tử mỗinguyên tố trong một phản ứng hóa học được bảo toàn.. Phương pháp BTKL có thể được dùng một mình hoặc kết hợp với các phương phápkhác.. Đ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

PHÒNG GD&ĐT THÀNH PHỐ THANH HÓA

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

DÙNG BÀI TẬP TRONG SÁCH GIÁO KHOA VÀ SÁCH BÀI TẬP ĐỂ HÌNH THÀNH CÁCH GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC THEO PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG CHO HỌC SINH GIỎI LỚP 8

Người thực hiện:

Chức vụ: Giáo viên

Đơn vị công tác: Trường THCS

SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Hoá học

THANH HÓA NĂM 2021

MỤC LỤC

Trang

1 MỞ ĐẦU

1.1 Lí do chọn đề tài

1.2 Mục đích nghiên cứu

1.3 Đối tượng nghiên cứu

1.4 Phương pháp nghiên cứu

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm

2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh

nghiệm

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề

2.3.1 Phân dạng chi tiết các dạng bài tập có áp dụng định luật

bảo toàn khối lượng.

2.3.1.1 Bài tập tính khối lượng chất thứ n khi biết khối lượng của

(n-1) chất trong phản ứng hóa học

2.3.1.2 Bài tập liên quan đến đĩa cân

2.3.1.3 Bài tập hoàn thành phương trình hóa học

2.3.1.4 Bài tập xác định công thức hóa học và tìm nguyên tố

2.3.1.5 Bài tập áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng có chất

dư

2.3.1.6 Bài tập về kim loại (hoặc phi kim) phản ứng với oxi

2.3.1.7 Bài tập về phản ứng thế

2.3.1.8 Bài tập về phản ứng phân hủy

2.3.2 Biện pháp tổ chức thực hiện

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo

dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường

3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

3.1 Kết luận

3.2 Kiến nghị

11111222

444

4667

79151617

191920

1 MỞ ĐẦU

1.1 Lí do chọn đề tài

Dạy và học Hóa học trong các trường hiện nay đang được đổi mới đểhoàn thành tốt các mục tiêu của giáo dục THCS Bên cạnh việc cung cấp chohọc sinh các kiến thức nền tảng, vận dụng kĩ năng, nhà trường cũng cần quantâm đến công tác bồi dưỡng học sinh giỏi (BDHSG), coi trọng việc hình thànhvà phát triển tiềm lực trí tuệ cho học sinh

Trong quá trình giảng dạy, tôi nhận thấy việc áp dụng định luật bảo toànkhối lượng (ĐLBTKL) không chỉ giúp giải nhiều bài toán hóa học với lời giảingắn gọn mà còn là chìa khóa để giải nhiều bài toán hóa một cách đơn giản, khimà việc sử dụng các phương pháp khác không cho ra đáp số Hơn nữa, phươngpháp này còn rất phù hợp với trình độ của học sinh lớp 8, bởi vì các em chưađược tiếp cận với nhiều phương pháp giải toán hóa

Bên cạnh đó, khi BDHSG tôi nhận thấy một nguyên tắc căn bản là phảidạy từ cơ bản đến nâng cao, nếu bỏ qua bước nắm thật chắc kiến thức cơ bản màcho ngay bài khó thì học sinh mới đầu đã gặp ngay một “mớ bòng bong”, khôngnhận ra và ghi nhớ được từng đơn vị kiến thức, kĩ năng Kết quả là không địnhhình được phương pháp từ đơn giản đến phức tạp, càng học càng hoang mang

Với lí do như trên, tôi đã tìm tòi, nghiên cứu, tham khảo tài liệu và áp

dụng đề tài “Dùng bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập để hình thành cách giải bài tập hóa học theo phương pháp bảo toàn khối lượng cho học sinh giỏi lớp 8” vào việc nâng cao kiến thức, phát triển tư duy cho các em HSG.

Qua nhiều năm vận dụng đề tài, các thế hệ HSG đã tự tin hơn và đạt kết quả caohơn trong các kì thi

1.2 Mục đích nghiên cứu

Giúp cho học sinh biết vận dụng được kiến thức ở bài học định luật bảotoàn khối lượng hình thành phương pháp giải nhiều bài tập hóa học, từ đó sẽhình thành sự hứng thú, say mê với môn học từ đó xác định cho mình kế hoạchhọc tập, phương pháp tự học, tự nghiên cứu, có tính độc lập cao trong tư duynhận thức sẽ thúc đẩy học sinh học tập tiến bộ …

1.3 Đối tượng nghiên cứu.

Bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập liên quan đến định luật bảotoàn khối lượng, hoạt động này diễn ra ngoài giờ trên lớp

1.4 Phương pháp nghiên cứu.

- Phương pháp nghiên cứu lý luận: Phương pháp khái quát hóa các nhận địnhđộc lập

- Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1.1 Định luật bảo toàn khối lượng

Nội dung: Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng

khối lượng các sản phẩm tạo thành

Biểu thức: Phương trình phản ứng: A + B  C + D thì mA + mB = mC + mD.

2.1.2 Hệ quả

Hệ quả 1: Trong một hệ phản ứng, tổng khối lượng của hệ được bảo toàn.

Với mt, ms lần lượt là tổng khối lượng của các chất trước phản ứng và tổng khối lượng củacác chất sau phản ứng Thì dù phản ứng xảy ra vừa đủ hay có chất dư, hiệu suất có bằng bao

nhiêu thì: m t = m s Nếu sau phản ứng có chất kết tủa hoặc bay hơi thì hệ quả trên vẫn khôngthay đổi, nhưng:

mtrước= msau=mchất tan+m↓+m↑=> mdung dịch sau phản ứng = mcác chất ban đầu - m↓ - m↑

Hệ quả 2: Khi ion kim loại kết hợp với ion gốc phi kim như oxi, nhóm - OH hay gốc axit để

tạo ra hợp chất oxit, bazơ, muối thì ta luôn có: mhợp chất = mion kim loại + mgốc phi kim

Hệ quả 3: Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng của một nguyên tố trước phản

ứng bằng tổng khối lượng của nguyên tố đó sau phản ứng Từ đó suy ra số nguyên tử mỗinguyên tố trong một phản ứng hóa học được bảo toàn

2.1.3 Một số lưu ý về phương pháp bảo toàn khối lượng (BTKL)

Điều quan trọng nhất khi áp dụng phương pháp này đó là việc phải xác định đúng lượngchất (khối lượng) tham gia phản ứng và tạo thành (có chú ý đến các chất kết tủa, bay hơi,đặc biệt là khối lượng dung dịch)

Khi giải, hạn chế viết phương trình phản ứng mà thay vào đó nên viết sơ đồ phản ứngbiểu diễn các biến đổi cơ bản của các nguyên tố quan tâm

Việc sử dụng phương pháp BTKL vào giải toán hóa có thể sử dụng để tính ra kết quả màđề bài yêu cầu, hoặc tìm ra giá trị một đại lượng nào đó phục vụ cho việc tìm ra đáp số đề bàiyêu cầu Phương pháp BTKL có thể được dùng một mình hoặc kết hợp với các phương phápkhác

2.1.4 Đánh giá phương pháp bảo toàn khối lượng

Phương pháp BTKL cho phép giải nhanh được nhiều bài toán khi biết quan hệ về khốilượng của các chất trước và sau phản ứng; thường được sử dụng trong các bài toán nhiềuchất

Phương pháp BTKL có thể áp dụng cho nhiều dạng bài tập đặc biệt là dạng bài hỗn hợpnhiều chất và hình thức bài tập trắc nghiệm Đặc biệt, khi chưa biết rõ phản ứng xảy ra hoàntoàn hay không hoàn toàn thì việc sử dụng phương pháp này giúp đơn giản hóa bài toánhơn

2.1.5 Các bước giải bài toán theo phương pháp bảo toàn khối lượng

Thông thường khi áp dụng phương pháp BTKL, với đối tượng HSG tôi thường làm theo cácbước sau:

Bước 1: Nhận biết dạng bài: Phương pháp (BTKL) thường được dùng khi bài toáncó ẩn số nhiều hơn số dữ kiện,

Bước 2: Đưa ra hướng giải

Bước 3: Cách giải chi tiết

- Viết sơ đồ (hoặc phương trình phản ứng) Xác định chất tham gia, tạo thành

- Viết công thức khối lượng dựa trên sơ đồ (hoặc phương trình) phản ứng

- Xác định đại lượng cần tìm, đại lượng đã biết Dựa vào công thức khối lượng để tìmđại lượng chưa biết.

Bên cạnh đó trong dạy bồi dưỡng học sinh giỏi (HSG) môn hóa học lớp 8 tôi thấy có mộtsố khó khăn sau:

- Việc tuyển chọn đội tuyển còn vướng mắc, học sinh học khá giỏi thường giỏi đều ở cácmôn, giáo viên chọn học sinh học môn này thì môn khác khó tìm ra đội tuyển HS học đượchóa thì thường học được toán và thường các em chọn tham gia đội tuyển toán hoặc cả hai độituyển hóa và toán

- Nhiều học sinh lớp 8 thường có tư tưởng “sợ môn hóa”, vì bộ môn mới và các kiến thức đạicương ban đầu thường trừu tượng, khó hiểu

- Thời gian dành cho BDHSG khó bố trí, thường chỉ được 1buổi/tuần

2.2.2 Kết quả của thực trạng

Qua khảo sát 10 em học sinh khối 8, năm học 2015 - 2016 với đề 90 phút, trong đócó 2 câu như sau:

Câu 1: Khử hoàn toàn 48g hỗn hợp đồng (II oxit) và một oxit sắt ở nhiệt độ cao cần dùng hết

19,04 lít khí H2 (đktc) Tính khối lượng hỗn hợp kim loại thu được

Câu 2: Trên 2 đĩa cân: 1 đĩa để cốc đựng dung dịch HCl và đĩa còn lại để các quả cân sao cho

Kết qu kh o sát nh sauả khảo sát như sau ả khảo sát như sau ư sau

Kết quả

Khối số Sĩ

Số lượng % Số lượng % Số lượng % Số lượng %

Khi khảo sát tôi nhận thấy có một số đặc điểm chung sau:

- Nhiều em chưa hiểu bài, bối rối khi giải các bài tập hóa học

- Phần lớn các em chưa làm xong bài hoặc giải sai, nhầm không ra được kết quả

Nguyên nhân chính là do:

- Học sinh chưa nắm chắc kiến thức cơ bản, giải theo phương pháp truyền thống mất nhiềuthời gian

- Nắm tính chất còn lơ mơ, kỹ năng viết PTHH yếu nên học sinh mất nhiều thời gian ởphần viết PTHH

Do đó chất lượng đại trà và đội tuyển học sinh giỏi cũng chưa được tốt

Từ thực trạng trên, để nâng cao chất lượng học tập của học sinh, tôi đã mạnh dạn áp

dụng đề tài “Bồi dưỡng học sinh giỏi thông qua bài tập sách giáo khoa hóa học 8” Nhờ

vậy chất lượng học tập môn hóa học trong các năm học sau được nâng lên rõ rệt

2.3 GIẢI PHÁP THỰC HIỆN

2.3.1 Phân dạng chi tiết các dạng bài tập có áp dụng định luật bảo toàn khối lượng.

Các dạng bài tập thường gặp có áp dụng định luật bảo toàn khối lượng phù hợp với trình độ của học sinh lớp 8

2.3.1.1 Bài tập tính khối lượng chất thứ n khi biết khối lượng của (n - 1) chất trong phản ứng hóa học

Bài 1: Tính khối lượng của bari clorua BaCl2 phản ứng với 14,2g natri sunfat Na2SO4

23,3 g và 11,7 g Phản ứng xảy ra theo sơ đồ:

bari clorua + natri sunfat  bari sunfat + natri clorua

(Bài 2 trang 54 SGKHH8) Nhận xét: trong phản ứng này có tất cả 4 chất, trong đó đã biết khối lượng của 3 chất, vì

vậy dễ dàng áp dụng phương pháp BTKL để tìm khối lượng chất còn lại

Bài giải: Áp dụng ĐLBTKL ta có biểu thức khối lượng:

NaCl BaSO

SO Na BaCl m m m

4 4

2 2

Khối lượng của bari clorua đã phản ứng:

) ( 8 , 20 2 , 14 7 , 11 3 , 23

4 2 4

Nhận xét: Trên đây là dạng bài tập áp dụng phương pháp BTKL đơn giản nhất Các bài tập này thường dùng khi GV mới dạy về phương pháp BTKL, giúp HS nắm vững nội dung ĐLBTKL, làm cơ sở cho việc giải các dạng toán phức tạp hơn.

2.3.1.2 Bài tập liên quan đến đĩa cân

Bài 1: Biết rằng axit clohiđric có phản ứng với chất canxi cacbonat tạo ra chất canxi

clorua, nước và khí cacbon đioxit Một cốc đựng dung dịch axit clohiđric (1) và cục đávôi (2) (thành phần chính là chất canxi cacbonat) được đặt trên một đĩa cân Trên đĩa cânthứ hai đặt quả cân (3) vừa đủ cho cân ở vị trí thăng bằng

B c c á vôi v o dung d ch axit clohi ric Sau m t th i gian ph n ng,ào dung dịch axit clohiđric Sau một thời gian phản ứng, ịch axit clohiđric Sau một thời gian phản ứng, ột thời gian phản ứng, ời gian phản ứng, ả khảo sát như sau ứng,cân s v trí n o: A, B hay C? Gi i thích.ẽ ở vị trí nào: A, B hay C? Giải thích ở vị trí nào: A, B hay C? Giải thích ịch axit clohiđric Sau một thời gian phản ứng, ào dung dịch axit clohiđric Sau một thời gian phản ứng, ả khảo sát như sau

(Bài 15.2 SBTHH 8 trang 20) Bài giải: Khi cho đá vôi vào axit clohiđric xảy ra phản ứng theo sơ đồ sau:

Axit clohiđric + canxi cacbonat  canxi clorua + nước + cacbon đioxit

Áp dụng ĐLBTKL ta có biểu thức khối lượng:

mAxit clohiđric + mcanxi cacbonat = mcanxi clorua + mnước + mcacbon đioxit

Sau một thời gian phản ứng, cân sẽ ở vị trí B Vì trong phản ứng có một lượng khícacbon đioxit thoát ra nên khối lượng giảm đi

Nhận xét: Từ bài tập trên, GV có thể thay đổi dữ liệu để HS làm quen với nhiều dạng bài

áp dụng phương pháp BTKL từ đó phát triển khả năng tư duy của HS, kiểm tra khả năng

phát hiện vấn đề của HS

Thí dụ 1: Trên 2 đĩa cân: 1 đĩa để cốc đựng dung dịch HCl và đĩa còn lại để các quả cân

Biết phản ứng xảy ra hoàn toàn theo sơ đồ sau:

Hướng dẫn: Để sau phản ứng cân vẫn ở vị trí thăng bằng, thì phải lấy ra (hoặc thêm vào)

các quả cân có khối lượng bằng khối lượng giảm đi (hay tăng lên) ở đĩa cân đựng HCl

Bài giải: Phản ứng: CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2 + H2O (1)

Theo ĐLBTKL ta có: khối lượng đĩa cân đựng dung dịch HCl tăng sau khi phản ứngxảy ra hoàn toàn là: 25 - 11 = 14 (g)

Vậy để cân thăng bằng phải thêm vào đĩa đựng quả cân một quả cân có khối lượng 14 g

Thí dụ 2: Người ta làm thí nghiệm như sau: đặt 25 gam canxi cacbonat cùng với một cốc

đựng axit clohiđric lên đĩa cân bên trái, thêm các quả cân lên đĩa cân bên phải sao chocân ở vị trí thăng bằng Cho toàn bộ lượng canxi cacbonat vào cốc axit thấy chất khí bay

ra Sau khi phản ứng kết thúc, phải lấy ra khỏi đĩa cân một quả cân nặng 11 gam thì cânmới trở về vị trí thăng bằng Tổng khối lượng của các quả cân còn lại trên đĩa tương ứngvới 32,25g Tính khối lượng axít tham gia phản ứng Giả thiết các chất phản ứng với nhauvừa đủ

Hướng dẫn: Khối lượng quả cân lấy đi bằng khối lượng khí sinh ra.

Bài giải: Theo đề bài, chất tham gia là canxi cacbonat và axit clohiđric Khối lượng canxi

cacbonat là 25 gam Khối lượng sản phẩm là: 32,25 + 11 = 43,25 (g)

Áp dụng ĐLBTKL ta có khối lượng axit đã phản ứng là: 43,25 - 25 = 18,25 (g)

Bài 2: Hãy giải thích vì sao: a) Khi nung nóng cục đá vôi thì thấy khối lượng giảm đi?

b) Khi nung nóng miếng đồng trong không khí (có khí oxi) thì thấy khối lượng tăng lên?

(Bài 15.3 SBTHH8 trang 20) Bài giải:a) Khi nung nóng cục đá vôi thì có phản ứng hóa học xảy ra theo sơ đồ sau:

Canxi cacbonat  canxi oxit + khí cacbon đioxit

Áp dụng ĐLBTKL ta có biểu thức khối lượng: mcanxi cacbonat = mcanxi oxit + mkhí cacbon đioxit

Do phản ứng tạo khí cacbon đioxit thoát ra nên khối lượng giảm đi

b) Khi nung nóng miếng đồng trong không khí thì đồng hóa hợp với khí oxi tạo ra chất

Áp dụng ĐLBTKL ta có biểu thức khối lượng: mđồng + moxi = mđồng (II) oxit

Dễ thấy mđồng (II) oxit > mđồng, do đó khối lượng tăng lên

Nhận xét: Từ bài toán gốc ở trên, ta có thể thay đổi dữ liệu để kiểm tra mức độ hiểu rõ bản

chất bài toán của học sinh

Thí dụ 1: Trên đĩa cân bên trái đặt một cốc đựng cục đá vôi, đĩa cân bên phải đặt một cốc

đựng miếng đồng Cân ở vị trí thăng bằng Nung nóng hai cốc một thời gian rồi lại đặt lênhai đĩa cân Hỏi cân sẽ nghiêng về bên nào? Tại sao?

Bài giải: Gọi m là khối lượng hai đĩa cân trước khi nung; m1, m2 lần lượt là khối lượngcủa đĩa cân bên trái và đĩa cân bên phải sau khi nung.

Khi nung nóng cục đá vôi thì có phản ứng hóa học xảy ra theo sơ đồ sau:

Canxi cacbonat  canxi oxit + khí cacbon đioxitÁp dụng ĐLBTKL ta có biểu thức khối lượng: mcanxi cacbonat = mcanxi oxit + mkhí cacbon đioxit

hay m = m1 + mkhí cacbon đioxit => m1 = m - mkhí cacbon đioxit (1)Khi nung nóng miếng đồng trong không khí thì đồng hóa hợp với khí oxi tạo ra chất mớilà đồng oxit theo sơ đồ: đồng + oxi  đồng (II) oxit

Áp dụng ĐLBTKL ta có biểu thức khối lượng:

mđồng + moxi = mđồng (II) oxit hay m + moxi = m2 (2)

Từ (1) và (2) ta thấy: m1 < m < m2 Vậy cân nghiêng về phía bên phải

Nhận xét: Đối với các bài tập dạng này thì quan trọng nhất phải xác định được chất tham gia và sản phẩm tạo thành (lưu ý chất khí), rồi xác định khối lượng của mỗi đĩa cân trước và sau phản ứng, từ đó đưa ra câu trả lời như đề bài yêu cầu.

2.3.1.3 Bài tập hoàn thành phương trình hóa học

Từ hệ quả 3 ta có: trong phản ứng hóa học, số nguyên tử mỗi nguyên tố trước phản ứngbằng số nguyên tử nguyên tố đó sau phản ứng

Bài 1: Lập PTHH của phản ứng sau: P2O5 + H2O -> H3PO4

(trích bài 2 SGKHH8 trang 57) Nhận xét:

Nhận thấy nguyên tố O và P cũng đã được cân bằng

Bài giải: P2O5 + 3H2O  2H3PO4

Bài 2: Hãy chọn hệ số và công thức hóa học thích hợp đặt vào chỗ có dấu hỏi trong các

sơ đồ phản ứng sau để viết thành phương trình hóa học:

Nhận xét: Nhận thấy bên phải 2 Ag => điền số 2 vào dấu hỏi bên trái

Fe(NO3)2

Bài giải: Fe + 2AgNO3  Fe(NO3)2 + 2Ag

Nhận xét: Với bài toán hoàn thành PTHH ta cần áp dụng hệ quả 3 kết hợp với các biện pháp cân bằng PTHH để giải.

2.3.1.4 Bài tập xác định công thức hóa học và tìm nguyên tố

Bài 1: Để đốt cháy 1 mol chất X cần 6,5 mol O2, thu được 4 mol khí cacbonic và 5 molnước Xác định công thức phân tử của X (Bài 24.17 SBTHH8 trang 34)

Bài giải: Cách 1: Gọi công thức phân tử (CTPT) của X là CxHyOz

Theo PTHH ta có: x = 4; y/2 = 5 y = 10; ((2x+y/2-z):2) = 6,5  z = 0

Cách 2: Theo đề bài, ta có PTHH: X + 6,5 O2  4 CO2 + 5H2O

Theo ĐLBTKL thì 1 mol chất X phải có 4 mol C, 10 mol H và không chứa oxi (vì ở vế

Nhận xét: Dễ thấy, nếu HS giải theo cách 1 thì sẽ mất rất nhiều thời gian cho việc cân

bằng PTHH và tính toán tìm z, chưa kể nhiều HS sẽ không cân bằng được PTHH trên,

từ đó dẫn đến không giải được bài toán Cách 2 ngắn gọn, dễ hiểu và không cần phải tính toán nhiều cũng thấy ngay đáp số.

Đối với các bài toán tìm CTHH có liên quan đến phản ứng đốt cháy hợp chất,

ta cần nhớ: n C(trong hợp chất ban đầu) = n C(trong khí cacbonic) = n khí cacbouic ;

n H(trong hợp chất ban đầu) = n H(trong nước) = 2.n nước

n S(trong hợp chất ban đầu) = n S(trong lưu huỳnh đioxit) = n lưu huỳnh đioxit

n N(trong hợp chất ban đầu) = n N(trong khí nitơ) = 2.n khí nitơ

2.3.1.5 Bài tập áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng có chất dư

Bài 1: Đun nóng mạnh hỗn hợp gồm 28 gam bột sắt và 20 gam bột lưu huỳnh thu được

44 gam chất sắt (II) sunfua (FeS) màu xám Biết rằng, để cho phản ứng hóa hợp xảy rahết người ta đã lấy dư lưu huỳnh Tính khối lượng lưu huỳnh dư (Bài 15.4 SBTHH8 trang 20 )

Nhận xét: Căn cứ vào dữ kiện đề bài, áp dụng ĐLBTKL ta dễ dàng tính được khối lượng

lưu huỳnh tham gia phản ứng, từ đó suy ra khối lượng lưu huỳnh dư.

Bài giải: Theo đề ra ta có sơ đồ phản ứng: Sắt + lưu huỳnh  sắt (II) sunfua

=> Biểu thức khối lượng của phản ứng: mFe + mS = mFeS

Khối lượng lưu huỳnh lấy dư bằng: 20 - 16 = 4 (g)

Nhận xét: - Bài toán trên nếu không áp dụng phương pháp BTKL ta sẽ phải biện luận

chất dư, rồi tính theo phương trình hóa học, cách làm đó rắc rối và dài hơn cách giải trên nhiều - Từ bài toán trên, ta có thể rèn luyện cho HS cách kiểm tra tính thực tế của

đề toán qua việc áp dụng phương pháp BTKL như sau:

Thí dụ 1: Để điều chế sắt (II) sunfua người ta nung nóng trong không khí 28 gam bột sắt

và 20 gam lưu huỳnh Sau khi kết thúc phản ứng chỉ thu được 44 gam sắt (II) sunfua.Điều đó có mâu thuẫn với ĐLBTKL không? tại sao? Biết rằng cứ 7 gam sắt sẽ tác dụnghết với 4 gam lưu huỳnh

Nhận xét: Nếu msắt (II) sunfua = msắt + mlưu huỳnh thì bài toán đúng với ĐLBTKL, nếu msắt (II) sunfua

≠ msắt + mlưu huỳnh thì bài toán mâu thuẫn với ĐLBTKL

Bài giải: Vì cứ 7 gam sắt sẽ tác dụng hết với 4 gam lưu huỳnh

Suy ra 28 gam sắt sẽ tác dụng hết với (28.4:7 = 16) gam lưu huỳnh

Tổng khối lượng chất tham gia = mFe + mS phản ứng =28+16=44(g) = khối lượng sản phẩm thu được

Do đó kết quả không mâu thuẫn với định luật BTKL

Lưu ý: Lượng S dư là 20 - 16 = 4 gam không được tính vào lượng chất đã tham gia

phản ứng

Nhận xét: Với những chất phản ứng chỉ tính phần khối lượng đã phản ứng (hay biến đổi) Trường hợp lấy vào một chất dư thì phần khối lượng còn dư (không phản ứng) không tính.

2.3.1.6 Bài tập về kim loại (hoặc phi kim) phản ứng với oxi

Bài 1: Đốt cháy hết 9 gam kim loại magie Mg trong không khí thu được 15 gam hợp

không khí

a) Viết công thức về khối lượng của phản ứng xảy ra

Bài giải: a) m Mg m O m MgO

2

b) Khối lượng của khí oxi đã phản ứng: m O2 m MgO m Mg  15  9  6 (g)

Nhận xét: - Bài toán trên có thể được giải bằng cách tính số mol theo phương trình hóa học, tuy nhiên cách giải sẽ dài hơn nhiều.

- Từ bài toán trên ta thấy, nếu đốt cháy hỗn hợp kim loại trong không khí (hoặc khí oxi) thì ta cũng có: m hỗn hợp kim loại + m khí oxi = m hỗn hợp oxit Từ đó ta có thể dễ dàng tính được 1 đại lượng trong biểu thức trên khi biết 2 đại lượng còn lại Ta cũng nhận thấy, khối lượng chất rắn tăng lên chính là khối lượng của oxi tham gia phản ứng

- Với những bài toán mà phản ứng xảy ra không hoàn toàn, chất rắn sau phản ứng gồm có cả kim loại (hoặc phi kim) dư và sản phẩm tạo thành thì việc đặt ẩn rất rắc rối, mất nhiều thời gian và nhiều khi không cho ra được kết quả Trong trường hợp đó, ta dùng phương pháp BTKL sẽ cho ra kết quả chính xác một cách ngắn gọn, đơn giản m chất tham gia + m oxi = m oxit (1)

Cộng cả hai vế của (1) với m kim loại (hoặc phi kim) dư ta có:

m chất tham gia + m oxi + m kim loại (hoặc phi kim) dư = m oxit +m kim loại (hoặc phi kim) dư

hay: m chất rắn ban đầu + m oxi = m chất rắn sau phản ứng

- Với dạng bài đốt cháy hỗn hợp kim loại, HS có thể giải bằng phương pháp đặt ẩn rồi giải hệ, tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là:

+ Lời giải dài dòng Việc viết PTHH và giải hệ phương trình toán học sẽ mất nhiều thời gian, nhất là đối với HS lớp 8.

+ Chỉ có thể dùng phương pháp đặt ẩn với hỗn hợp 2 kim loại, vì thông thường đề chỉ cho 2 dữ kiện Nếu hỗn hợp lớn hơn 2 kim loại HS sẽ lúng túng vì đặt ẩn cũng không thể giải hệ ( hệ 2 phương trình mà có nhiều hơn 2 ẩn).

Do đó theo tôi việc áp dụng phương pháp BTKL (có thể kết hợp với phương pháp khác) có thể xem là tối ưu và phù hợp với trình độ HS lớp 8.

Thí dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp kim loại magie Mg và đồng Cu cần dùng

Bài giải: Cách 1: Gọi x, y lần lượt là số mol Mg và Cu trong m gam hỗn hợp.

Ta có phương trình hóa học:

25 , 0 2 2

2

mol y mol x y

x m

y x n

oxit O

Áp dụng ĐLBTKL ta có: mhỗn hợp kim loại + moxi = mhỗn hợp oxit

=> mhỗn hợp kim loại = mhỗn hợp oxit - moxi = 32 - 8 = 24 (g)

Nhận xét: Dễ thấy cách giải 2 ngắn gọn và đơn giản hơn cách giải 1.

Thí dụ 2: Khi cho 6,25 gam hỗn hợp Z gồm 5 kim loại tác dụng hết với oxi thu được 8,47

gam hỗn hợp năm oxit Hãy tính khối lượng oxi cần cho phản ứng trên

Bài giải: Ta có sơ đồ: Hỗn hợp kim loại (Z) + oxi  hỗn hợp oxit

Áp dụng ĐLBTKL cho sơ đồ (1) ta có: mhỗn hợp kim loại (Z) + moxi = mhỗn hợp 5 oxit

=> moxi = mhỗn hợp 5 oxit - mhỗn hợp kim loại (Z) = 8,47 - 6,25 = 2,22 (g)

Nhận xét: Chúng ta không cần viết 5 phương trình phản ứng giữa kim loại và oxi để tạo

thành oxit Nếu các HS xa đà vào việc viết phương trình phản ứng và đặt ẩn số mol cáckim loại để tính toán thì không những không giải được mà còn tốn rất nhiều thời gian

Thí dụ 3: Đốt cháy 2,988 gam hỗn hợp Fe, Al trong không khí Sau một thời gian thu

được 4,248 gam chất rắn Tính khối lượng oxi tham gia phản ứng

Bài giải: Ta có công thức về khối lượng: mhỗn hợp kim loại + moxi = mchất rắn sau phản ứng

Khối lượng oxi tham gia phản ứng:

moxi = mchất rắn sau phản ứng - mhỗn hợp kim loại = 4,248 - 2,988 = 1,26 (g)

Nhận xét: - Ở thí dụ trên, HS dễ mắc sai lầm như sau:

Xem như toàn bộ kim loại tham gia phản ứng => gọi x, y là số mol của Fe và Al

mchất rắn sau phản ứng = 102 4 , 248

2

1 232 3

Từ (I) và (II) => x ≈ 0,055; y = -3,354 => HS kết luận đề sai

- Cách nhận biết dạng bài tập có phản ứng xảy ra không hoàn toàn: trong đề bài thường có một trong các cụm từ sau: Sau một thời gian, dừng phản ứng, ngừng đun,

Bài 2: Cho m gam hỗn hợp 2 kim loại Mg và Al có số mol bằng nhau phản ứng hoàn

toàn với lượng oxi dư Kết thúc phản ứng thu được hỗn hợp chất rắn có khối lượng tăng

so với hỗn hợp ban đầu là 2 gam Tính m

Bài giải: Gọi x là số mol của kim loại Mg và Al Phương trình hóa học của phản ứng:

Khối lượng chất rắn tăng = khối lượng oxi tham gia phản ứng = 2 gam

Theo PTHH (1), (2) và đề bài, ta có:

) ( 55 , 2 ) 27 24 ( 05 , 0 )

( 05 , 0 )

( 0625 , 0 32

2 75

Nhận xét: Để giải bài toán trên, đã kết hợp cả phương pháp BTKL và phương pháp đặt ẩn

để tính toán Nếu sử dụng mình phương pháp đặt ẩn mà không áp dụng phương phápBTKL để rút ra khối lượng chất rắn tăng = khối lượng oxi phản ứng thì bài toán khônggiải được

2.3.1.7 Bài tập về phản ứng thế

2.3.1.7.1 B i t p kim lo i tác d ng v i axitào dung dịch axit clohiđric Sau một thời gian phản ứng, ập kim loại tác dụng với axit ại tác dụng với axit ới axit