Xây dựng một số dạng bài tập hóa học có thể giải nhanh dựa vào các dấu hiệu đặc biệt

Cùng với quan điểm dạy học “lấy học sinh làm trung tâm” đặt ngời học vào vị trí trung tâm, xem cá nhân ngời học với những phẩm chất và năng lực riêng của mỗi ngời, vừa là chủ thể vừa là

Trờng đại học vinh Khoa Hoá học

mở đầu

1 Lý do chọn đề tài

Thế kỷ XXI là thế kỷ đi vào văn minh trí tuệ của nhân loại Đó là sự phát triển của các công nghệ cao, đặc biệt là công nghệ thông tin, kinh tế tri thức, xã hội học tập đ… ợc tổng hợp trong xu thế lớn rất đặc trng của thời đại

là sự toàn cầu hoá, khu vực hoá với các mặt đối lập nh hợp tác và cạnh tranh, liên kết và độc lập Đất nớc đang bớc vào thời kỳ hội nhập và phát triển, với những sân chơi có nhiều cơ hội và cũng không ít thách thức: WTO, APEC, ASEM cùng với mục tiêu đẩy mạnh sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại…hoá đất nớc, phát triển nền kinh tế thị trờng theo định hớng xã hội chủ nghĩa Khi mà “tính thị trờng” đã xâm nhập cả vào giáo dục, giáo dục cũng sẽ trở thành “hàng hoá” thì đòi hỏi giáo dục nớc nhà phải đào tạo nên những sản phẩm giáo dục với thơng hiệu “made in Viet Nam” có uy tín, và đào tạo theo nhu cầu của xã hội Đó là những con ngời Việt Nam có lòng yêu nớc, tự hào

về truyền thống dân tộc, có trình độ học vấn, sáng tạo trong lao động sản xuất, thích ứng với mọi sự phát triển nhanh và đa dạng của xã hội Để đáp ứng đợc các yêu cầu và mục tiêu đặt ra, giáo dục Việt Nam đã và đang có những đổi mới về nhiều mặt Xu thế đổi mới phơng pháp dạy học hiện nay là theo hớng “dạy cách học” tức là thực hiện chuyển dịch từ mô hình dạy học

“truyền thụ một chiều” sang “hợp tác hai chiều” Cùng với quan điểm dạy học “lấy học sinh làm trung tâm” đặt ngời học vào vị trí trung tâm, xem cá nhân ngời học với những phẩm chất và năng lực riêng của mỗi ngời, vừa là chủ thể vừa là mục đích cuối cùng của quá trình đó, phấn đấu cá thể hoá quá trình học tập để cho tiềm năng của mỗi cá nhân đợc phát triển tối u

Sự phát triển t duy nói chung đợc dựa trên sự rèn luyện thành thạo và vững chắc các thao tác t duy nh: phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hoá, trừu tợng hoá kết hợp với các ph… ơng pháp t duy nh: quy nạp, suy diễn, loại suy…

Trong dạy học hoá học, bài tập vừa là nội dung vừa là phơng tiện cơ bản để rèn luyện các thao tác t duy đồng thời giúp học sinh hiểu kiến thức một cách sâu sắc, biết vận dụng kiến thức một cách linh hoạt và có hiệu quả Phát hiện và tận dụng, khai thác các dấu hiệu đặc biệt trong bài tập để từ đó tìm phơng pháp giải nhanh sẽ giúp học sinh rèn luyện các năng lực sáng tạo trong học tập hoá học Xuất phát từ t tởng đó, chúng tôi chọn đề tài:

“Xây dựng một số dạng bài tập hoá học có thể giải nhanh dựa vào các dấu hiệu đặc biệt”.

2 Mục đích của đề tài

Xây dựng các dạng bài tập và phơng pháp giải các bài tập hoá học một cách bản chất, ngắn gọn và chính xác nhất bằng việc dựa vào các dấu hiệu

đặc biệt của đề bài Qua đó giúp học sinh hiểu sâu sắc bản chất về các chất cũng nh quá trình hoá học, góp phần hình thành, rèn luyện và phát triển các

kỹ năng t duy, rèn trí thông minh và sáng tạo cho học sinh Từ đó hình thành thế giới quan khoa học cho các em

3 Nhiệm vụ của đề tài

Trong phạm vi luận văn, chúng tôi tập trung giải quyết những vấn đề sau:

- Tìm hiểu thực trạng dạy học và việc vận dụng các phơng pháp dạy học mới ở trờng THPT

- Nghiên cứu về mặt lý thuyết các phơng pháp dạy học bài toán hoá học

- Nghiên cứu các phơng pháp giải đã có trong hệ thống các bài tập ở trờng THPT

- Trên cơ sở lý thuyết và thực tiễn đề ra những dạng bài tập và phơng pháp giải nhanh bài tập hoá học mới dựa vào các dấu hiệu đặc biệt, đa vào thực nghiệm s phạm song song với các phơng pháp giải truyền thống

4 Giả thiết khoa học

Nếu xây dựng đợc một hệ thống bài tập và phơng pháp giải nhanh dựa trên các dấu hiệu đặc biệt sẽ góp phần phát triển năng lực tiếp thu bộ môn hoá học, gây hứng thú học tập cho học sinh, nâng cao chất lợng, hiệu quả dạy học bộ môn ở nhà trờng phổ thông.

Chơng 1

Cơ sở lý luận của đề tài

1.1 Vai trò và ý nghĩa của bài tập hoá học ở trờng phổ thông

Hoá học là một khoa học thực nghiệm và lý thuyết nên có rất nhiều khả năng trong việc phát triển năng lực nhận thức cho học sinh Vì vậy dạy học hoá học ở trờng phổ thông không chỉ có nhiệm vụ trí, đức dục mà còn có nhiệm vụ phát triển năng lực sáng tạo và trí thông minh cho học sinh

Do đó song song với việc truyền tải kiến thức hoá học cho học sinh bằng các phơng pháp dạy học truyền thống và hiện đại thì việc dạy học không thể thiếu hệ thống bài tập hoá học Sử dụng bài tập hoá học để giảng dạy và luyện tập là một biện pháp hết sức quan trọng để nâng cao chất lợng dạy học

Trong dạy học hoá học ở trờng phổ thông thì bài tập hoá học có ý nghĩa và tác dụng hết sức to lớn về nhiều mặt

Thông qua hệ thống bài tập hoá học để làm chính xác hoá các khái niệm hoá học, vì thực chất của quá trình dạy học hoá học ở trờng phổ thông

là hình thành các khái niệm hoá học cơ bản Khi vận dụng đợc các kiến thức vào việc giải bài tập hoá học sẽ giúp học sinh củng cố, đào sâu và mở rộng kiến thức một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn, học sinh mới nắm đợc kiến thức một cách sâu sắc nhất

Hệ thống bài tập hoá học sẽ giúp học sinh ôn tập, hệ thống hoá kiến thức một cách tích cực nhất Thông qua việc giải bài tập, học sinh có nhiều cơ hội tái hiện lại kiến thức đã học, biến chúng thành kiến thức của mình và

áp dụng một cách linh hoạt Nhờ đó mà học sinh nắm vững lý thuyết hoá học

ở cả ba mức độ: hiểu, nhớ và vận dụng

Việc giải các bài tập hoá học từng bớc hình thành, rèn luyện và phát triển cho học sinh các kỹ năng hoá học nh: cân bằng phơng trình phản ứng, tính toán theo công thức hoá học và phơng trình hoá học Hiện nay xu h… ớng tăng cờng các bài tập thực nghiệm cũng sẽ góp phần rèn luyện các kỹ năng thực hành và có ý nghĩa to lớn trong giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh

Những bài tập có nội dung gắn liền với thực tế và đi sâu vào những hiện tợng tự nhiên, môi trờng là cơ hội để học sinh rèn luyện khả năng vận…dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống, lao động sản xuất và giáo dục các em

ý thức bảo vệ môi trờng, xử lý các sự cố về môi trờng , tinh thần yêu lao

động, mở rộng sự hiểu biết về thiên nhiên, con ngời và cuộc sống và từ đó gây hứng thú học tập bộ môn

Khi giải các bài tập hóa học còn giúp học sinh có điều kiện vận dụng những kiến thức có liên quan: vật lý, toán học, sinh học Nh… vậy, trong quá trình hớng dẫn học sinh giải các bài tập mà giáo viên đã thực hiện việc dạy học liên môn Đó là một nguyên tắc mang tính chất hiện đại trong phơng pháp dạy học đang đợc thực hiện rộng rãi hiện nay trong các trờng phổ thông Điều này cũng chỉ ra tính thống nhất của tự nhiên, góp phần hình thành thế giới quan khoa học cho học sinh

Trong quá trình giải bài tập giúp hình thành và phát triển ở hoc sinh các năng lực t duy logic: phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hoá, biện chứng Vì vậy để phát triển các thao tác và năng lực t… duy cho học sinh thì bài tập hoá học là một phơng tiện hiệu nghiệm, nó góp phần làm “hoạt động hoá” ngời học, tránh cho ngời học tình trạng thụ động đón nhận kiến thức Qua đó giúp học sinh luôn luôn chủ động trong việc chiếm lĩnh tri thức khoa học, giúp các em độc lập trong suy nghĩ, phát huy đợc trí thông minh và sáng tạo của mình

Bên cạnh tác dụng trí dục và phát triển, bài tập hoá học còn có ý nghĩa giáo dục rất to lớn trong việc hình thành, phát triển và hoàn thiện nhân cách cho học sinh Thông qua việc giải các bài tập hóa học mà rèn luyện cho học sinh các đức tính đáng quý: tính chính xác, kiên nhẫn, trung thực và lòng say

mê cũng nh có niềm tin vào khoa học Hệ thống các bài tập thực nghiệm còn

có tác dụng rèn luyện văn hoá cho học sinh: tác phong làm việc có tổ chức,

kế hoạch và kỉ luật trong lao động, gọn gàng ngăn nắp, sạch sẽ trong công việc

Nh vậy, việc sử dụng bài tập hoá học một cách hợp lý và có khoa học

có một ý nghĩa hết sức quan trọng trong giảng dạy hóa học Giúp cho ngời học: hiểu – nhớ và vận dụng các kiến thức một cách thành thục, vững vàng

Từ đó khơi dậy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của ngời học, phát triển t duy và các kĩ năng thực hành hoá học Đồng thời kích thích hứng thú và lòng

đam mê của các em đối với ngành hoá học

1.2 Các xu hớng xây dựng bài tập hoá học hiện nay

Bài tập hoá học có vai trò và ý nghĩa rất to lớn trong giảng dạy hoá học Tuy vậy bài tập hoá học chỉ thực sự mang lại hiệu quả cao trong dạy học hoá học, khi và chỉ khi vai trò tri thức hoá học đợc đề cập nhiều trong nội dung bài tập Loại bỏ những bài tập có nội dung hoá học nghèo nàn nhng lại cần đến những thuật toán phức tạp, làm lu mờ bản chất hoá học, dẫn đến những hạn chế cho sự phát triển t duy bộ môn Đây chính là xu hớng mà hầu hết các bài tập hoá học hoá học sử dụng Do vậy, cần xây dựng các bài tập có nội dung hoá học phong phú, sâu sắc, phần tính toán đơn giản nhẹ nhàng, giúp học sinh phát triển t duy hoá học một cách toàn vẹn, đa chiều và sâu sắc

Cần loại bỏ những bài tập có nội dung lắt léo, giả định rắc rối, phức tạp, xa rời thực tiễn hoá học Vì những bài tập dạng này sẽ làm giảm hứng thú cũng nh lòng tin và say mê khoa học của học sinh

Một xu hớng hiện nay là tăng cờng sử dụng các bài tập thực nghiệm để tăng cờng khả năng t duy hoá học cho học sinh ở cả ba phơng diện: lý thuyết, thực hành và ứng dụng.

Để đáp ứng yêu cầu đổi mới và nâng cao chất lợng giáo dục kể cả trong giảng dạy cũng nh trong kiểm tra đánh giá thì việc tăng cờng sử dụng các bài tập trắc nghiệm khách quan cũng có ý nghĩa rất quan trọng

Ngày nay, khi mà công nghiệp hoá học đã trở thành mũi nhọn trong nền kinh tế quốc dân, hoá học đợc ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống Để

đáp ứng đợc yêu cầu này bài tập hoá học cần có sự liên hệ giữa kiến thức lý thuyết với thực tế cuộc sống, đặc biệt là các lĩnh vực có ảnh hởng thờng

xuyên và trực tiếp hiện nay nh: vấn đề sức khoẻ, vệ sinh môi trờng, kinh tế và xã hội, an ninh quốc phòng, phòng chống các tệ nạn xã hội …

Để tránh sự nhàm chán trong việc giải bài tập cần đa dạng hoá các loại hình bài tập, xây dựng các bài tập mà hiện nay còn ít nh: bài tập bằng hình vẽ, bài tập vẽ đồ thị, sơ đồ, bài tập lắp dụng cụ thí nghiệm Có nh… vậy mới đáp ứng đợc các yêu cầu của sự vận động cũng nh phát triển của phơng pháp dạy học

Và một xu hớng mới hiện nay là xây dựng các bài tập để rèn luyện cho học sinh năng lực phát hiện vấn đề và giải quyết vấn đề Đây là dạng bài tập ngoài cách giải thông thờng còn có cách giải thể hiện sự thông minh sáng tạo

và độc đáo dựa vào những dấu hiệu đặc biệt của bài tập

Nh vậy, xu hớng phát triển của bài tập hoá học hiện nay là nội dung hoá học phong phú, đa chiều, các thuật toán đơn giản, kết hợp các vấn đề thực tiễn cũng nh ứng dụng của hoá học trong nền kinh tế quốc dân và có mối liên hệ chặt chẽ với các bộ môn khác nh: Vật lý, Toán học, Sinh học, Địa lý…

Chơng 2 Xây dựng một số phơng pháp giải nhanh

các bài tập hoá học 2.1 Phơng pháp bảo toàn điện tích

* Nguyên tắc chung của phơng pháp: Dựa vào định luật bảo toàn điện

tích

- Nguyên tử, phân tử luôn luôn trung hoà về điện

- Trong một dung dịch nếu tồn tại đồng thời các ion dơng và ion âm thì tổng điện tích âm luôn luôn bằng tổng điện tích dơng về giá trị tuyệt đối Vì thế dung dịch luôn luôn trung hoà về điện Đây là cơ sở để thiết lập các phơng trình biểu diễn mối quan hệ giữa các ion trong dung dịch

Khi áp dụng định luật này để giải các bài toán có thể tuân theo các bớc sau:

a) Đối với các bài toán về cấu tạo nguyên tử:

Bớc 1:- Gọi số proton, nơtron, electron, trong các nguyên tử là: n, p, e.

- Nếu bài toán xét các ion thì số proton, nơtron, electron trong ion tơng ứng là: n, p, (e ± a) (a là điện tích ion) …

Bớc 2: áp dụng định luật bảo toàn điện tích đối với nguyên tử hoặc phân

tử trung hoà về điện: ∑e = ∑p

Bớc 3: - Dựa vào các dữ kiện bài toán, lập các biểu thức liên hệ giữa các

ẩn: n, p, e

- Lập hệ phơng trình, giải hệ tìm đợc n, p, e

b) Các bài toán về dung dịch:

Bớc 1: Viết các phơng trình phản ứng xảy ra trong dung dịch dới dạng

phơng trình ion hoặc phơng trình ion thu gọn

Bớc 2: Tính toán số mol các ion trong dung dịch trớc và sau phản ứng Bớc 3: áp dụng định luật bảo toàn điện tích trong dung dịch:

∑ điện tích (+) = ∑ điện tích (-)

Bớc 4: Dựa vào các dữ kiện của đề bài, kết hợp lập phơng trình, hệ

ph-ơng trình, liên hệ giữa số mol các ion trong dung dịch Giải hệ, tìm kết quả mong muốn

Ví dụ 1:

Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số các loại hạt là 180, trong đó tổng số hạt mang điện gấp 1,432 lần số hạt không mang điện

Viết cấu hình electron của nguyên tử X, xác định vị trí của X trong bảng hệ thống tuần hoàn?

Phân tích:

Gọi n, p, e lần lợt là số nơtron, proton, electron trong nguyên tử X

Do nguyên tử X trung hoà về điện nên: Tổng điện tích dơng = tổng

điện tích âm → p = e

Ta có hệ phơng trình: n + p + e = 180

p + e = 1,432n

p = eGiải hệ ta đợc p = e = 53, n = 74 → cấu hình electron của nguyên tử X

Do tổng điện tích của 1 loại ion trong dung dịch bằng tổng tích của

điện tích và số mol của nó, nên ta có:

Ta có: Tổng điện tích dơng là:

(+1) 0,05 + (+2) 0,01 = + 0,07Tổng điện tích âm là:

Một dung dịch chứa: a mol Na+; b mol Ca2+; c mol HSO4- và d mol Cl

Lập biểu thức liên hệ giữa a, b, c, d và công thức tính khối lợng muối của dung dịch?

Phân tích:

áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có:

a + 2b = c + d (vì a, b, c, d > 0)Khối lợng muối:

mmuối = (a 23 + b 40 + c 97 + d 35,5) gam

Ví dụ 5:

Dung dịch A chứa: a mol Na+; b mol HCO3-; c mol CO32- và d mol

SO42- Dùng 100ml dung dịch Ba(OH)2 nồng độ x mol/lit Tìm mối quan hệ của x theo a và b, để tạo ra lợng kết tủa cực đại ?

Vì vậy số mol OH- do Ba(OH)2 cần cung cấp là (a + b) mol.

Ta có: n Ba (OH) 2 = a2+b → nồng độ x =

1 , 0 2

= 0,03 molQuá trình oxi hoá: Cu → Cu2+ +2e (1)

0,03 → 0,03 → 0,06Quá trình khử: NO3- + 3e + 4H+ → NO↑ + 2H2O (2)

0,02 ← 0,06 → 0,02

Từ (1) → số mol electron mà Cu nhờng = 0,06 mol

nên ở (2) số mol NO3- thu cũng là 0,06 → nNO = 0,02 mol

Ví dụ 7:

Dung dịch A chứa a mol Na+; b mol NH4+; c mol HCO3- ;d mol CO32-

và e mol SO42- (bỏ qua các ion OH- và H- do H2O điện li) Khi cho (c + d + e) mol dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch trên đun nóng thu đợc kết tủa B, dung dịch X và khí Y

Xác định số mol của mỗi chất trong kết tủa B, khí Y duy nhất có mùi khai và mỗi ion trong dung dịch X theo a, b, c, d, e?

Phân tích:

Na+ : a mol

NH4+ : b mol Ba2+: (c + d + e) molDung dịch AHCO3-: c mol + Ba (OH)2 OH-: 2(c + d + e) mol

Khí Y: b mol NH3

Trong đó dung dịch X có: a mol Na+

và 2c + 2d + 2e – c – b = c + 2d + 2e – d mol OH

-2.2 Phơng pháp bảo toàn khối lợng và tăng giảm khối lợng

Khi giải các bài tập vô cơ cũng nh hữu cơ phức tạp thì đây là 2 trong

số các phơng pháp hay nhất thờng đợc dùng để vô hiệu hoá tính phức tạp đó

Sử dụng 2 phơng pháp này một cách đúng chỗ chúng ta sẽ có một lời giải

đẹp, dễ hiểu, đơn giản trong thời gian ngắn nhất

2.2.1 Phơng pháp bảo toàn khối lợng

* Nguyên tắc chung của phơng pháp: là dựa vào định luật bảo toàn

Bớc 1: Viết các phơng trình phản ứng có thể xảy ra (trong nhiều trờng

hợp có thể viết dới dạng sơ đồ tổng quát không cần thiết phải cân bằng)

Bớc 2: Tính số mol các chất đã biết theo dữ kiện bài toán từ đó suy ra

- Thay các dữ kiện đã biết vào các phơng trình bảo toàn khối lợng

- Kết hợp các phơng trình đại số thu đợc từ các dữ kiện bài ra, lập đợc

hệ phơng trình, giải hệ, tìm đợc nghiệm mong muốn

Ví dụ 1:

Cho từ từ một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp gồm:

Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 đun nóng thu đợc 64g sắt, khí đi ra sau phản ứng cho

đi qua dung dịch Ca(OH)2 d thu đợc 40g kết tủa Tính m?

Phân tích:

Khí đi ra sau phản ứng gồm CO2 và CO d

CO2 + Ca(OH)2 → Ca CO3↓ + H2O0,4 10040 = 0,4

Đun 132,8g hỗn hợp 3 rợu no, đơn chức với H2SO4 đặc ở 140oC thu

đ-ợc 111,2g hỗn hợp các ete, trong đó các ete có số mol bằng nhau Tính số mol mỗi ete?

Phân tích:

Số ete thu đợc

2

) 1 3 (

2 = mrợu - mete = 132,8 – 111,2 = 21,6 gam

Ta có: Tổng số mol ete = số mol H2O =

18

6 , 21

= 1,2 mol

Số mol mỗi ete =

6

2 , 1

= 0,2 mol

Ví dụ 3:

Một dung dịch chứa: 0,1 mol Fe2+; 0,2 mol Al3+; x mol Cl-; y mol SO4

Tính x và y, biết rằng khi cô cạn dung dịch ta thu đợc 46,9g chất rắn khan?

Phân tích:

áp dụng sự bảo toàn khối lợng:

0,1 56 + 0,2 27 + 35,5 x + 96 y = 46,9 (1)

áp dụng định luật bảo toàn diện tích:

2,

0

y x

Ví dụ 4:

Đốt cháy hoàn toàn 1,88g một este cần một lợng vừa đủ 1,904 lít O2

(đktc) thu đợc CO2 và hơi nớc tỉ lệ thể tích tơng ứng 4 : 3 Xác định CTPT của este biết rằng tỉ khối hơi của este so với không khí nhỏ hơn 6,5?

Phân tích:

Este + O2→ CO2 + H2O

áp dụng định luật bảo toàn khối lợng:

O H CO O

este m m m

m + 2 = 2 + 2

g

6 , 4 32 4 , 22

904 , 1 88 ,

Gọi x là số mol CO2 thì số mol H2O = x

4 3

Ta có: 44 x + 18 x

4

3

= 4,6 → x = 0,08 molKhối lợng C: 0,08 12 = 0,96 g

96 , 0

Hoà tan 2,84g hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại thuộc 2 chu kỳ liên tiếp trong phân nhóm chính nhóm II bằng dung dịch HCl d, ngời ta thu

đợc dung dịch A và 0,672 lít khí (ở đktc) Hỏi cô cạn dung dịch A thì thu đợc bao nhiêu gam muối khan?

n

2 = n CO2 = 21 n HCl → n HCl = 0,06 molGọi khối lợng muối khan thu đợc là m

áp dụng định luật bảo toàn khối lợng:

* Nguyên tắc của phơng pháp:

Khi chuyển từ chất A thành chất B (có thể qua nhiều giai đoạn trung gian), khối lợng có thể tăng hoặc giảm do các chất khác nhau có khối lợng mol khác nhau Dựa vào mối tơng quan tỉ lệ thuận của sự tăng giảm ta tính đ-

ợc lợng chất tham gia hay tạo thành sau phản ứng

Ví dụ 1:

Lấy 1 đinh sắt nặng 10 gam nhúng vào dung dịch CuSO4 bão hoà Sau một thời gian lấy ra làm khô, cân đinh sắt nặng 10,4884g.Tính khối lợng sắt tham gia phản ứng và khối lợng đồng bám trên đinh sắt?

Phân tích:

Phơng trình phản ứng: Fe + CuSO4→ FeSO4 +Cu

Cứ 1 mol Fe tham gia phản ứng thì khối lợng đinh sắt tăng lên:

=

→ mCu = 64 3 , 9072

8

4884 ,

Ví dụ 2:

Nhúng 2 miếng Zn và Fe vào dung dịch CuSO4 Sau một thời gian lấy

2 miếng kim loại ra thì dung dịch nhận đợc có nồng độ mol/lit của ZnSO4

gấp 2,5 lần FeSO4 Mặt khác khối lợng dung dịch giảm 0,11gam

Tính khối lợng đồng bám trên mỗi miếng kim loại?

Phân tích:

Các phản ứng:

Zn + CuSO4→ ZnSO4 + Cu↓ (1)

Fe + CuSO4→ FeSO4 + Cu↓ (2)

Cứ 1 mol Zn phản ứng thì khối lợng lá kẽm giảm: 65 – 64 = 1 gam

Cứ 1 mol Fe phản ứng thì khối lợng lá sắt tăng:64 – 56 = 8 gam

Gọi x là số mol Cu sinh ra từ phản ứng (2) → n FeSO4 = x (mol)

Từ giả thiết ta có n ZnSO4 = 2,5x (mol); và số mol Cu sinh ra ở phản ứng (1) là 2,5x (mol)

Khối lợng miếng Zn giảm: 2,5x (gam)Khối lợng miếng Fe tăng : 8x (gam)

→ 8x – 2,5x = 0,11

x = 0,02 molKhối lợng Cu bám trên lá sắt: 0,02 64 = 1,28 (gam)

Khối lợng Cu bám trên lá kẽm: 1,28 2,5 = 3,2 (gam)

Ví dụ 3:

Có 1 lít dung dịch hỗn hợp: Na2CO3 0,1 mol/lit và (NH4)2CO3 0,25 mol/lit Khi cho 43 g hỗn hợp CaCl2 và BaCl2 vào dung dịch đó Sau khi kết thúc phản ứng thu đợc 39,7g kết tủa M Tính % khối lợng các chất trong M?

43− = (mol) Tổng số mol CO32- = 0,1 + 0,25 = 0,35 mol → CO32- dVì vậy ta có thể giải bài toán một cách đơn giản :

Gäi x lµ sè mol BaCO3 cã trong M

y lµ sè mol CaCO3 cã trong M

Ta cã: x + y = 0,3 x = 0,1 mol

197x + 100y = 39,7 y = 0,2 mol

→ % BaCO3 = 100 % 49 , 62 %

7 , 39

1 , 0 97 , 1

12,1 – 9,265 = 2,835 (gam)

Tõ 1 mol hçn hîp A (CxH2x-7Br) chuyÓn thµnh 1 mol hçn hîp B

80(CxH2x-7OH) khèi lîng gi¶m ®i: 80 – 17 = 63 (g)

17

→Σ sè mol c¸c chÊt trong A = 2,63835 = 0,045 (mol)

↔

Ví dụ 5:

Hoà tan 2,84g hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại thuộc phân nhóm chính nhóm II và thuộc 2 chu kỳ kế tiếp nhau bằng dung dịch HCl d ngời ta thu đợc dung dịch A và khí B Cô cạn dung dịch A thì thu đợc 3,17g muối khan

→Σ số mol muối cacbonat = 0,03 ( )mol

11

84,217,

Nhận thấy: 1 mol hỗn hợp A chuyển thành 1 mol hỗn hợp B khối lợng giảm 80 – 17 = 63 (g)

r n

Ta chỉ cần xác định đúng trạng thái đầu và trạng thái cuối của các chất oxi hoá hoặc chất khử, có thể không cần quan tâm đến việc cân bằng các ph-

ơng trình phản ứng

Phơng pháp này đặc biệt lý thú và hiệu quả đối với các bài toán cần biện luận nhiều trờng hợp có thể xảy ra

Các bớc có thể tiến hành:

Bớc 1: - Viết các phơng trình phản ứng xảy ra.

- Viết các quá trình oxi hoá, quá trình khử

Bớc 2: Tính tổng số mol electron các chất khử nhờng và các chất oxi

hoá nhận

Bớc 3: Biện luận.

- Nếu Σne(khử) = Σne(oxi hoá) → phản ứng xảy ra vừa đủ

- Nếu Σne(khử) > Σne(oxi hoá) → Chất khử còn d

- Nếu Σne(khử) < Σne(oxi hoá) → Chất oxi hoá còn d

Bớc 4: Dựa vào các dữ kiện bài toán, kết hợp với các phơng trình phản

ứng, thiết lập phơng trình, hệ phơng trình Giải hệ để tìm kết quả

72 , 6

mol

n H 0 , 3

4 , 22

72 , 6

Ví dụ 2:

Đốt cháy hoàn toàn 5,6 g bột sắt trong bình oxi thu đợc 7,36 g hỗn hợp

A gồm: Fe2O3, Fe3O4 và một phần sắt còn lại Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp A bằng dung dịch HNO3 thu đợc V lít hỗn hợp khí B gồm NO và NO2 có tỷ khối hơi so với hiđro là 19 Tính V (đktc)?

Phân tích :

2

46 30

2

H dB

M B = + = =

→ n NO2 =n NO = x mol

Quá trình oxi hoá:

Fe0 → Fe3+ + 3e

0,1 0,3 molQuá trình khử:

O2 + 4e → 2O2 –

22

,0 32

6, 5 36 ,7

a) Tính thành phần % khối lợng mỗi kim loại?

b) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu đợc bao nhiêu gam muối?

SO42- + 4H+ + 2e → SO2↑ + 2H2O (a)0,1 ← 0,2 ← 0,1

NO3- + 4H+ + 3e → NO↑ + 2H2O (b)0,1 ← 0,3 ← 0,1

2NO3- + 10H+ + 8e → N2O↑ + 5H2O (c)0,2 ← 0,8 ← 0,1

→ Số mol electron tham gia quá trình oxi hoá : 0,2 + 0,3 + 0,8 = 1,3 mol

áp dụng định luật bảo toàn electron, ta có: 2a + 3b = 1,3 (2)

Từ (1)và (2) ta có a = 0,2 mol Mg và b = 0,3 mol Al

→ % Al = 100 %

9 , 12

27 3 , 0

n tạo muối = 0,4 – 0,3 = 0,1 mol

Vậy khối lợng của muối thu đợc khi cô cạn dung dịch sau phản ứng là:

mmuối = 12,9 + 0,6 96 + 0,1 62 = 76,7 gam

Ví dụ 4:

Cho 3,87g hỗn hợp A gồm Mg và Al vào 250 ml dung dịch X chứa axit HCl 1M và H2SO4 0,5M thu đợc dung dịch B và 4,368 lít H2 (đktc)

a) Chứng minh rằng: 2 kim loại đã tan hết?

b) Tính % khối lợng mỗi kim loại trong hỗn hợp A?

Phân tích :

a) Chứng minh 2 kim loại đã bị hoà tan bết:

Al và Mg phản ứng với dung dịch HCl 1M và H2SO4 0,5M về bản chất

là phản ứng với H+ của dung dịch, ta có:

mol n

n

n H+ = HCl + 2 H2SO4 = 0 , 25 + 2 0 , 5 0 , 25 = 0 , 5

Quá trình khử: 2H+ + 2e → H2

0,39 ← 0,39 ← 422,368,4 = 0,195

→ n H+ d = 0,5 – 0,39 =0,11 molChứng tỏ Mg và Al đã tan hết

b) Gọi x, y là số mol của Mg và Al

Quá trình oxi hoá: Mg → Mg2+ + 2e

Quá trình oxi hoá:

mol

Gọi x, y, z lần lợt là số mol của Cu, Mg, Al

Quá trình oxi hoá:

N+5 + 3e → N+2 (NO) 0,03 ← 0,01 → ne nhận = 0,03 + 0,04 = 0,07

N5+ + 1e → N+4 (NO2) 0,04 ← 0,04

áp dụng định luật bảo toàn electron: 2x + 2y + 3z = 0,07 mà số mol

NO3- cũng chính bằng 0,07 mol

→ ne nhờng = 2x + 2y + 3z

Vậy, khối lợng muối nitrat: 1,35 + 62 0,07 = 5,69 gam

24 , 2 4 32

12 3

56m = −m +

→ m = 10,08 gam

2.4 Phơng pháp bảo toàn nguyên tố

* Nguyên tắc của phơng pháp: Dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố

Trong các phản ứng hoá học, các nguyên tố luôn luôn đợc bảo toàn, nghĩa là: Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố A trớc phản ứng hoá học luôn bằng tổng số mol nguyên tử của nguyên tố A đó sau phản ứng

Số nguyên tử của một nguyên tố chứa trong phân tử luôn luôn là một

số nguyên dơng Với một hợp chất cho trớc thì tỷ lệ giữa các số nguyên tử của các nguyên tố tơng ứng luôn luôn không đổi

Khi giải các bài tập có áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố ta có thể tiến hành theo các bớc sau:

Bớc 1: Viết các phơng trình phản ứng xảy ra

Bớc 2: Xem xét khối lợng các chất (trong hỗn hợp) trớc và sau phản

ứng, từ đó suy ra lợng biến đổi của một nguyên tố

Bớc 3: - áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố để thiết lập phơng trình

bảo toàn cho từng nguyên tố

- Kết hợp với các phơng trình đại số tìm đợc từ các dữ kiện bài ra thiết lập hệ phơng trình

Bớc 4: Giải các hệ phơng trình, thu đợc nghiệm cần tìm.

áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố ta có:

∑n Fe(trongA) = ∑n Fe(trongB) Nghĩa là: a + 2b = 2x + 3y + z + t

Ví dụ 2:

đốt cháy 0,46 gam hợp chất hữu cơ A thu đợc 448ml CO2(đktc) và

0,54 gam H2O Xác định CTPT của A biết 23

2

=

H A

g m

O H C

16 , 0 06 , 0 24 , 0 46 , 0

06 , 0 48

2 54 , 0

24 , 0 12 4 , 22

448 , 0

= +

06 , 0 : 12

24 , 0 16

: 1

: 12 :

z y x

hay x:y:z= 2 : 6 : 1

Vậy CTPT của A: C2H6O

Ví dụ 3:

Hỗn hợp X gồm FeO và Fe2O3 có khối lợng 29,28 gam, nung hỗn hợp này trong bình kín chứa 22,4 lít CO (đktc), phản ứng kết thúc thu đợc 36 gam hỗn hợp khí

a) Xác định thành phần hỗn hợp khí, biết oxit bị khử hoàn toàn cho ra Fe? b) Tính khối lợng Fe và khối lợng mỗi oxit?

4 , 22

=

Độ tăng khối lợng của khí : ∆m =36 - 28 =8 gam

O O

Fe FeO

n ( + 2 3) = lấy ra = 0,5mol

Gọi : n FeO =a ; n Fe2O3 =b

a mol FeO và b mol Fe2O3 chứa (a+3b) mol O

vậy nO (trong 2 oxit sắt) = a + 3b = 0,5 (1)

FeO

2 , 19 160 12 , 0

08 , 10 72 14 , 0

gam n

mol b

a n

n n

Fe

O Fe Fe FeO Fe Fe

28 , 21 56 38 , 0

38 , 0 2

) ( )

= +

6 ,

4 ,

Vậy trong Y có 1 mol N2 và 3 mol H2

b) Khối lợng NH3 ban đầu

áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố cho nguyên tố N, ta có:

( ) ( ) ( ) NHN 3 dÇu ban NN 2 nn NHN 3 l¹i cßn

2

gam m

212 , 22 12 44

296

,

=

2.5 Phơng pháp giải các bài tập về chất khí

* Nguyên tắc của phơng pháp:

Để giải các bài toán về áp suất ta phải vận dụng hệ quả của các định luật về chất khí nh: Định luật Boi mariot, Gayluyxăc, Saclơ Ta cũng thờng phải dùng phơng trình trạng thái để tính thể tích → số mol khí và tính áp suất

Với một lợng khí xác định, khi ta thay đổi nhiệt độ (T) và áp suất (P) thì thể tích (V) của khí sẽ thay đổi sao cho tỉ số PV/T là không đổi:

(*)

0

0 0

T

V P T

PV =

Trong đó: - P0, V0, T0: là các thông số trạng thái ở điều kiện chuẩn

- P, V, T: là các thông số ở trạng thái bất kỳ

(*) Chính là phơng trình trạng thái của chất khí lí tởng

- Theo định luật Avogadro: một mol khí bất kỳ chất khí nào ở điều kiện: nhiệt độ, áp suất thì chiếm những thể tích nh nhau:

Hằng số khí R đợc tính nh sau: áp dụng phơng trình trạng thái cho 1 mol chất khí lí tởng ở điều kiện chuẩn:

Theo đơn vị Cal.K-1.mol-1→ R = 1,987 Cal.K-1.mol-1 (do 1Cal = 4,18 J)

Theo đơn vị atm lit K-1 mol-1→ R = 0,082 l atm K-1 mol-1

Khi giải các bài tập về chất khí ta có thể tiến hành:

Bớc 1: Viết các phơng trình phản ứng xảy ra.

Bớc 2: Tính số mol các chất khí đã biết theo đề ra.

Bớc 3: Dựa vào mối liên hệ giữa các thông số trạng thái để tìm các đại

lợng cha biết: PV = nRT Và cần chú ý một số điểm sau:

- Với các hệ đơn vị khác nhau → Các giá trị R khác nhau

- T, P = hằng số →

1

2 2

1

V

V n

1

n

n P

1

n

n T

97 , 5 75 , 0

n M H

Vậy, M là kim loại Zn

b) Zn + H2SO4đặc   →t0 ZnSO4 + SO2↑ + H2O

mol n

n SO2 = Zn = 0,02

→ V SO2 =0,02.22,4= 4,48 lit

Ví dụ 2:

Trộn N2 và H2 theo tỉ lệ thể tích 1 : 4 vào bình kín thể tích 28 lít (ở 0oC,

áp suất 200 atm) và 1 ít chất xúc tác Nung nóng bình trong một thời gian sau

đó đa về 0oC thấy áp suất giảm 10% so với ban đầu Tính hiệu suất phản ứng

điều chế NH3?

Phân tích :

Số mol khí trớc phản ứng: n T 250 mol

273.082,0

28.200

Do áp suất giảm 10% nên áp suất của hệ sau phản ứng:

PS = 200 – 200 10% = 180 atm

250

250 180

n P

P

S

T S T

VËy hiÖu suÊt ph¶n øng lµ:

% 25

% 100 50

5 , 12 2

=

dÇu ban

øng n ph¶

N

N

n

n H

082,0

168

+

=

→ MX = 02,05,3 = 46Khi oxi ho¸ hoµn toµn X → CO2 vµ H2O th× X chøa C vµ H vµ cã thÓ chøa oxi

Tõ gi¶ thiÕt → m C 12 12g

44

4 ,

2 , 1

= 2 : 6 : 1

→ C«ng thøc nguyªn cña X: (C2H6O)n

V× MX = 46 → n = 1 → CTPT cña X: C2H6O

VÝ dô 4:

Cho 2,54 gam este A bay hơi trong bình kín dung tích 0,6 lít ở 136,5oC Ngời ta nhận thấy khi este bay hơi hết thì áp suất trong bình là 425,6 mm Hg

a) Xác định khối lợng phân tử của este?

b) Khi thuỷ phân este bằng dung dịch NaOH ta thu đợc glyxerol và muối natri của axit cha no chứa 1 liên kết π Tìm công thức cấu tạo của este?

= và V = 0,6 lit

n este 0,01 mol

)2735,136.(

082,0.760

6,0.6,

* Nguyên tắc chung của phơng pháp:

- Phơng pháp trung bình chỉ áp dụng cho bài toán hỗn hợp các chất

- Giá trị trung bình dùng để biện luận tìm ra nguyên tử khối hoặc phân

tử khối hay số nguyên tử trong phân tử hợp chất

- Khối lợng mol trung bình là khối lợng của 1 mol hỗn hợp

hợp hỗn mol Số

hợp hỗn lượng Khối

=

M

Ví dụ 1:

Hoà tan hoàn toàn 6,9081 gam hỗn hợp muối cacbonat của 2 kim loại

A, B kế tiếp nhau trong nhóm II A vào dung dịch HCl thu đợc 1,68 lít CO2

(đktc) Xác định tên 2 kim loại?

Phân tích :

Gọi M là nguyên tử khối trung bình của 2 kim loại A va B:

O H CO Cl M HCl CO

M 3 + 2 → 2 + 2 ↑ + 2

Mol: 0 , 075 ← 0 , 075

mol n

n CO 0 , 075 M CO 0 , 075

4 , 22

68 , 1

3

Phân tử khối của 92 , 108

075 , 0

9081 , 6

CO M

O H n CO n O n OH H

C n 2n 1 2 2 ( 1 ) 2

2

3

+ +

→ +

+

x mol nx → (n+1)x

2 , 0 4 , 22

48 , 4

= +

5 , 18

08 , 0 6

, 4 39

84 , 2 17

R

x x

R

x R

Biện luận: Phải có 1 gốc R < 18,5 → chỉ có duy nhất gốc - CH3 = 15 nên rợu là CH3OH

Vậy đồng đẳng kế tiếp của rợu CH3OH phải là C2H5OH

V =

2

08 , 0

Gọi n là số nhóm NO2 trung bình trong 2 chất nitro.

(NO ) n H O H

C HNO n H

C6 6 + 3 → 6 6−n 2 n + 2 (1)

2 2

2 2

2 6

6 6

2

5 30 )

, 0 2 , 11 34

, 2 45

78+ n = n →n= Vậy CTPT của 2 chất nitro: C6H5NO2 và C6H4(NO2)2

2.7 Phơng pháp sử dụng quy tắc đờng chéo

Na2O với dung dịch NaOH ta đợc cùng 1 chất là NaOH)

- Trộn 2 dung dịch của chất A với nồng độ khác nhau ta thu đợc 1 dunh dịch chất A với nồng độ duy nhất

Nh vậy lợng chất tan trong phần đặc giảm xuống phải bằng lợng chất tan trong phần loãng tăng lên

Sơ đồ tổng quát của phơng pháp đờng chéo nh sau:

x → D D = x x−−x x

1

2 2

1

Với x1, x2, x là khối lợng chất ta quan tâm với x1 > x > x2

D1, D2 là khối lợng hay thể tích các chất đem trộn lẫn

Ví dụ 1: