xây dựng hệ thống bài tập phần hoá học đại cương lớp 10 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường phổ thông

PHẦN MỘT - MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Thông thường đối với một môn học bất kỳ, giữa lí thuyết và bài tập luôn có mối quan hệ chặt chẽ, hóa học cũng không ngoại lệ để giải được các bài tập ngoài việc phải nắm vững kĩ năng tính toán thì đòi hỏi phải nắm vững kiến thức mà quan trọng nhất là kiến thức hoá học cơ sở, một nền tảng lý thuyết và định luật vững chắc. Phần hoá học đại cương còn được gọi là hoá học lý thuyết cơ sở; Đây là mảng kiến thức không thể thiếu cho việc nghiên cứu và học tập sau này. Việc học sinh giỏi lớp 10 đã được chuẩn bị kĩ càng về kiến thức và kĩ năng của phần hoá học đại cương sẽ là cơ sở để học sinh nhận thức và giải thích được các hiện tượng hoá học đời sống. Từ đó sẽ là bước thuận lợi trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi ở các khối lớp trên cao hơn. Bên cạnh đó, hiện nay kết cấu của đề thi tuyển học sinh giỏi vòng tỉnh và quốc gia, các câu hỏi thuộc mảng hoá học đại cương chiếm tỉ lệ ngày một cao. Đây là dấu hiệu biểu hiện hoá học đại cương đang được đánh giá ngày càng cao. Vì vậy, việc xây dựng hệ thống bài tập phần hoá học đại cương lớp 10 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường phổ thông là cần thiết

PHẦN MỘT - MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:

Thông thường đối với một môn học bất kỳ, giữa lí thuyết và bài tập luôn cómối quan hệ chặt chẽ, hóa học cũng không ngoại lệ để giải được các bài tập ngoàiviệc phải nắm vững kĩ năng tính toán thì đòi hỏi phải nắm vững kiến thức mà quantrọng nhất là kiến thức hoá học cơ sở, một nền tảng lý thuyết và định luật vữngchắc Phần hoá học đại cương còn được gọi là hoá học lý thuyết cơ sở; Đây là mảngkiến thức không thể thiếu cho việc nghiên cứu và học tập sau này

Việc học sinh giỏi lớp 10 đã được chuẩn bị kĩ càng về kiến thức và kĩ năngcủa phần hoá học đại cương sẽ là cơ sở để học sinh nhận thức và giải thích được cáchiện tượng hoá học đời sống Từ đó sẽ là bước thuận lợi trong việc bồi dưỡng họcsinh giỏi ở các khối lớp trên cao hơn

Bên cạnh đó, hiện nay kết cấu của đề thi tuyển học sinh giỏi vòng tỉnh và quốcgia, các câu hỏi thuộc mảng hoá học đại cương chiếm tỉ lệ ngày một cao Đây là dấuhiệu biểu hiện hoá học đại cương đang được đánh giá ngày càng cao

Vì vậy, việc xây dựng hệ thống bài tập phần hoá học đại cương lớp 10 nhằmbồi dưỡng học sinh giỏi ở trường phổ thông là cần thiết

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU:

- Xây dựng được các bài tập phần hoá học đại cương theo từng chủ đề

- Cung cấp kiến thức mới và bài tập áp dụng các kiến thức đó

- Luyện tập cho học sinhcác kĩ năng tính toán sao cho thật khoa học vànhanh lẹ

- Hình thành và hoàn thiện các kiến thức mới và kĩ năng tính toán chohọc sinh từ hệ thống bài tập

3 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU:

- Nghiên cứu phần hoá học đại cương của chương trình sách giáo khoahoá học lớp 10 (gồm: Ban cơ bản và nâng cao)

- Nghiên cứu kiến thức chuẩn hoá học đại cương

- Xác định các vấn đề về kiến thức, kĩ năng giải bài tập cần thiết bồidưỡng cho học sinh.

4 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

Trong qúa trình nghiên cứu có sử dụng các phương pháp sau:

Phương pháp phân tích và tổng hợp lí thuyết: Là qúa trình xử lí các tài liệu cóliên quan đến vấn đề nghiên cứu Bài tập được tập hợp từ nhiều nguồn khác nhau,được giải và được tổng hợp lại

Phương pháp hệ thống lí thuyết: Là thao tác logíc người ta sắp xếp khoa họctheo những vấn đề, theo những mặt, những đơn vị kiến thức có cùng một dấu hiệubản chất, cùng một hướng phát triển hay chính là việc phân chia các bài tập đã tổnghợp ở trên thành những chủ đề bài tập

Phương pháp giả thuyết: Giả thuyết có chức năng tiên đoán sự kiện mới vàdẫn dắt nhà khoa học hướng để khám phá đối tượng, nhiệm vụ của nhà khoa học là

từ giả thuyết đi lần tìm chân lí Đó chính là thao tác nhà khoa học dự đoán đượcnhững chuẩn kiến thức ở bài tập để học sinh đạt được sau khi giải bài tập đó

Các dự đoán trên có thể dựa vào các sách vở hoặc thực tiễn

5 KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:

+ Khách thể nghiên cứu:

Phương pháp dạy học của giáo viên ở trường phổ thông

Điều kiện khách quan trong việc học và vận dụng kiến thức của học sinh.+Đối tượng nghiên cứu:

Các bài tập về phần hoá học đại cương

6 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC:

Đề tài chủ yếu nghiên cứu về phân loại bài tập hoá học đại cương theo chủ đềnhằm bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 10

Nếu đề tài nghiên cứu thành công thì điều trước tiên, đề tài sẽ là nguồn tài liệutham khảo cho các bậc giáo viên trong việc giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏilớp 10 môn hoá học ở trường phổ thông Bên cạnh đó còn là nguồn tài liệu học tậpthân thiết, tài liệu tham khảo hữu ích cho học sinh khá giỏi trong việc hệ thống hoákiến thức hóa học đại cương

7 LỊCH SỬ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU:

Nội dung đề tài Bài tập phần hoá học đại cương cũng có rất nhiều sách thamkhảo của nhiều tác giả như: Nguyễn Đức Chung, Nguyễn Thanh Hưng – NguyễnThị Hồng Thuý Nhưng nhìn chung các tác giả của các quyển sách đều nghiên cứuđến tập hợp các bài tập theo từng chương như: chương nguyên tử, chương cân bằnghoá học… mà chưa tổng hợp theo chủ đề bài tập và chưa nghiên cứu việc qua mỗichủ đề bài tập sẽ tác động và hình thành những kiến thức và kĩ năng gì cho học sinh

Đề tài bên cạnh tham khảo các bài tập hoá học đại cương từ nhiều nguồn khácnhau , còn tổng kết và phân loại các bài tập theo các chủ đề kiến thức và nêu lên tácđộng của các chủ đề bài tập đó

8.KẾ HỌACH THỜI GIAN NGHIẾN CỨU:

Thứ tự Nội dung công việc Người thực hiện

Thờigianhoànthành

Ghi chú

1

Tìm tài liệu cóliên

quan đến đề

Thuận

2 tuần

3 Lập đề cươngchi tiết 3 ngày

PHẦN HAI - NỘI DUNG

CHƯƠNG 1 - CƠ SỞ LÝ LUẬN:

1.1 NGUYẾN TỬ:

1.1.1.THUYẾT CẤU TẠO NGUYÊN TỬ:

Nguyên tử của một nguyên tố là hệ trung hoà về điện gồm 2 phần:

vỏ và hạt nhân nguyên tử Lớp vỏ là các electron chuyển động hỗn loạn quanh hạtnhân nguyên tử electron mang điệc tích âm và có điện tích bằng – 1,6.10-19 (C)Hạt nhân gồm 2 phần : phàn mang điện là hạt proton (phần mang điện) và cáchạt nơtron (phần không mang điện)

Proton là hạt mang điện tích dương với điện tích bằng +1,6.10-19 (C)

Nguyên tử của một nguyên tố có số p = e, và 1   1 , 524

p

n

.Nguyên tử là hạt nhỏ nhất và không bị phân chia nhỏ hơn trong các phản ứnghoá học

Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi hạt nhân nguyên tử do sự phân rã tựnhiên, hoặc do tương tác giữ hạt nhân với các hạt cơ bản, hoặc tương của hạt nhân

với nhau Trong phản ứng hạt nhân, số khối và điện tích là các đại lượng được bảo

toàn.

1.1.2.THUYẾT ELECTRON:

Thuyết electron là lí thuyết cơ sở nền tảng quan trọng ở bậc phổ thông trunghọc, được phân bố ở đầu chương trình lớp 10 nhằm để nghiên cứu học thuyết cấutạo nguyên tử - liên kết hoá học Giải thích được các hiện tượng hoá học mà thuyếtnguyên tử phân tử bất lực

1.1.2.1.Trạng Thái của electron:

Trạng thái của electron trong nguyên tử được đặc trưng bởi các số lượng tử

gồm: Số lượng tử chính n (nhận các giá trị nguyên dương, n = 1, 2, 3, …) đặc trưng cho lớp electron Tất cả các electron được đặc trưng bởi cùng một giá trị

n thuộc cùng một lớp

n 1 2 3 4 …

Tên gọi lớp electron : K L M N…

N n là yếu tố chủ yếu quy định năng lượng của electron (giá trị n càng lớn,

electron có năng lượng càng cao) và kích thước obitan (giá trị n càng lớn electroncàng có nhiều khả năng ở xa hạt nhân nguyên tử)

Số lượng tử phụ l: Đặc trưng cho phân lớp electron Ứng với một giá trị của n

có n giá trị của l: 0, 1, 2, 3, … n-1

l 0 1 2 3 … n-1

Tên gọi phân lớp: s p d f …

l quy định kiểu obitan nguyên tử : l = 0 (phân lớp s) chứa obitan s có dạng

l = 1 (phân lớp p) chứa các obitan p có dạng số 8 nổi, l = 2 (phân lớp d) chứa cácobitan d có dạng bốn cánh hoa hồng và vành khăn và l = 3 (phân lớp f) chứa cácobitan f có hình dạng phức tạp không xét đến ở đây

Số lượng tử từ m xác định sự định hướng các obitan trong không gian.

Ứng với một giá trị của l có 2l + 1 giá trị của m : -1, …, 0, 1, … , +1

Phân lớp s (l = 0) có 2x0 + 1 = 1 obitan s (m = 0 )

Phân lớp p (l = 1) có 2x1 + 1 = 3 obitan p (m = -1, 0, +1 )

Phân lớp d (l = 2) có 2x2 + 1 = 5 obitan d (m = -2, -1, 0, +1, +2 )

Phân lớp f (l = 3) có 2x3 + 1 = 7 obitan f (m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3)

Số lượng tử spin s đặc trưng cho đại lượng momen spin của electron Đối với

electron trong nguyên tử, số lượng tử spin chỉ nhận hai giá trị là +1/2 () hoặc -1/2 ()

Trong 1 obitan electron thứ nhất luôn nhận giá trị +1/2 () , và electron thứhai nhận giá trị -1/2 ()

1.1.2.2 NGUYÊN LÍ VỮNG BỀN:

“ Ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử, các electron sẽ choán

những mức năng lượng thấp trước (tức là trạng thái bền trước) rồi mớiđến những trạng thái khác cao hơn tiếp theo”

1s < 2s < 2p< 3s < 3p < 4s < 3d< 4p< 5s < 4d < 5p < 6s …

Trình tự phân bố mức năng lượng như trên được tóm tắt trong một quy tắc gọi

là quy tắc Kletskopki theo sơ đồ sau:

Cấu hình nguyên tử của nguyên tố là cấu hình electron thep mức năng lượng

từ các nguyên tố đó, biến thiên tuần hoàn theo chiều tăng của số điện tích hạtnhân”

Số electron hoá trị trong nguyên tử chính bằng số nhóm của nguyên tố trongbảng tuần hoàn, nhóm chính gồm các nguyên tố có cấu hình lớp ngoài cùng chỉchứa phân lớp s, p Nhóm phụ gồm các nguyên tố có cấu hình lớp ngoài cùng chứacác phân lớp f, d

Số lớp electron trong nguyên tử chính bằng số chu kì của nguyên tố trongbảng tuần hoàn

1.2.2.Giới thiệu sơ lược về bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học:

Hệ thống tuần hoàn ngày nay gồm 112 nguyên tố với 7 chu kỳ và 8 nhóm

1.Chu kỳ:

Các chu kỳ 1(hai nguyên tố), 2 và 3 (mỗi chu kỳ 8 nguyên tố) được gọi là chu

kỳ nhỏ Bốn chu kỳ còn lại gọi là chu kỳ lớn.

Chu kỳ 4 và 5 (mỗi chu kỳ 18 nguyên tố gồm 8 nguyên tố nhóm A và 10nguyên tố nhóm B.Chu kỳ 6 gồm 32 nguyên tố với 18 nguyên tố tương tự chu kỳ 5

và 14 nguyên tố có tính chất hoá học giống lantan và được gọi là họ lantan (cáclantanit)xếp phía bên dưới bảng chính Chu kỳ 7 chưa hoàn tất, cũng có 18 nguyên

tố học actini xếp dưới họ lantan

Khi quan sát từ chu kỳ 2 đến chu kỳ 6 ta thấy:

Chu kỳ là một dãy các nguyên tố được xếp theo thứ tự tăng dần, mở đầu làmột kim loại điển hình và cuối là một phi kim điển hình, kết thúc là một khí hiếm.Khi tìm hiểu cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố ta lại thấy:

Chu kỳ thứ n có n lớp electron Đầu chu kỳ là nguyên tố ns1, kết thúc chu kỳ 1

là nguyên tố heli1s2, kết thúc các chu ký khác là khí hiếm ns2 np6

Chu kỳ gồm các nguyên tố xếp theo số thứ tự tăng dần mà nguyên tử củachúng có cùng số lớp electron

2 Nhóm:

Trong hệ thống tuần hoàn, các nguyên tố có tính chất tương tự nhau được tậphợp thành cột dọc(gọi là nhóm)

Các nguyên tố thuộc các cột 1,2 và các cột 13 đến 18 tạo thành 8 nhóm, đánh

số từ IA đến VIIIA được gọi là các nhosmA Mười cột còn lại tạo thành 8 nhóm B,các nhóm này được đánh số từ IIIB đến VIIB, sau đó IB,IIB Từ IB đến VIIB mỗicột là một nhóm phụ, riêng nhóm VIIIB gồm 3 cột

Tóm lại, bảng chính của hệ thống tuần hoàn gồm 8 nhóm A và 8 nhóm B Ởphía dưới ngoài bảng hệ thống tuần hoàn là họ lantan và họ actini xếp thành haihang

Khi tìm hiểu cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố ta lại thấy:

Nhóm bao gồm các nguyên tố có số electron hoá trị bằng nhau Các electron

hoá trị là các electron có khả năng tham gia vào hình thành các lien kết hoá học.Nhóm A gồm các nguyên tố thuộc khối s và p vì phân lớp s và p có tổng cộng

8 electron nên có 8 phân nhóm A.Nguyên tử của các nguyên tố nhóm A có số

electron ngoài cùng bằng số thứ tự nhóm Những ngoài cùng này cũng là các electron hoá trị Các nguyên tố nhóm a được gọi là các nguyên tố điển hình Các

nguyên tố khí hiếm (còn gọi là khí quí)thuộc nhóm VIIIA có cấu hình electron hoàntoàn bão hoà Ngoại trừ krypton và xenon, các khí hiếm hoàn toàn trơ về mặt hoáhọc

Nhóm B gồm các nguyên tố nhóm d, từ chu kyd 4 trở đi bắt đầu xuất hiện cácnguyên tố nhóm B Các electron d cũng có khả năng tạo thành lien kết, do đó trongtrường hợp chung chúng cũng được coi là electron hoá trị

Các nguyên tố nhóm B là các kim loại và thường được gọi là các kim loại

chuyển tiếp Ba nguyên tố kim loại Zn, Cd và Hg thuộc nhóm IIB có phân lớp d bão

hoà (d10)nên không được coi là kim loại chuyên tiếp cũng như nguyên tố điển hình.Trong đa số trường hợp, các nguyên tố thuộc nhóm A và B với số nhóm giốngnhau (ví dụ nhóm VA và nhóm VB) có cấu hình electron khác nhau nhưng có sốelectron hoá trị giống nhau, nên chúng có tính chất ít nhiều giống nhau

Các nguyên tố họ lantan và họ actini là nũng nguyên tố f Chúng được gọi làcác kim loại chuyển tiếp phía trong Trong cùng họ, cấu hình electron của chúng chỉkhác nhau về số electron thuoojv phân lớp f lớp thứ ba tính từ ngoài vào Do vậy

tính chất hóc học của chúng rất ít khác nhau và giống tính chất của lantan hoặcactini.

1.3 TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC:

1.3.1.TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG:

Tốc độ phản ứng hoá học biểu thị sự biến thiên nồng độ của chất tham giaphản ứng hay chẩt tạo thành sau phản ứng trong một đơn vị thời gian và trong điềukiện nhất định

Tốc độ trung bình của phản ứng được tính theo:

v= C t





 (mol/ls)Với: C độ biến thiên nồng độ, t độ biến thiên thời gian Dấu trừ áp dụngkhi tính tốc độ theo chất tham gia phản ứng vì C = C2 – C1 < 0; Dấu cộng áp dụngkhi tính tốc độ theo sản phẩm phản ứng, vì C = C2 – C1 > 0 Điều đó đảm bảo thốc

độ phản ứng luôn là một số dương

1.3.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG (*) Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng:

Định luật tác dụng khối lượng:

Tại một nhiệt đọ xác định, tốc độ của phản ứng hoá học tỉ lệ thuận với tích sốnồng độ các chất tham gia phản ứng với luỹ thừa thích hợp

Đối với dạng tổng quát: mA + nB  pC + qD

Tại nhiệt độ xác định, tốc độ phản ứng có dạng:

B

n C A

m C k

v

Trong đó: CA, CB là nồng độ mol/l của chất A và B

,m,n là hệ số tỉ lượng của các chất tham gia phản ứng

, k là hằng số tốc độ phản ứng, chỉ phụ thuộc và nhiệt độ và bản chất của chẩphản ứng, không phụ thuộc vào nồng đọ các chất Nó còn được gọi là tốc độ riêng ,

vì khi CA = C B = 1 mol/l thì v = k (hay kC)

Tương tự nếu thay nồng độ mol/l (của các chất phản ứng) bằng áp suất riêngphần (đối với các chất khí) thì ta cũng có biểu thức tương tự

n P A

m P k

v P .

Với PA, PB là áp suất riêng phần của khí A, B kP gọi là hằng số tốc độ áp suất

Cơ chế ảnh hưởngcủa nồng độ đến tốc độ phản ứng: Khi tăng nồng độ các chất tham gia phản ứng, khiến số va chạm giữa các phân tử tăng dần lên dẫn đến

số va chạm có hiệu quả tăng, nên tốc độ phản ứng tăng.

(*) ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng: Cơ chế ảnh hưởng của

nhiệt độ đến tốc độ phản ứnglà khi nhiệt độ tăng khiến tốc độ chuyển động của các nguyên tử tăng lên nên sự va chạm nói chung giữa các phân tử tăng lên do vậy làm tăng các va chạm hiệu qủa làm tốc độ phản ứng tăng lên.

(*) Ảnh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng: Cơ chế : Trong phản

ứng xúc tác đồng thể , chất xúc tác tạo với các chất phản ứng những hợpchất chung gian kém bền dễ dàng tiếp tục phản ứng để tạo ra sản phẩm cuối cùng và hoàn trả lại chất xúc tác Các giai đoạn tạo hợp chất trung gian đều có năng lượng hoạt hoá thấp hơn năng lượng hoạt hoá của phản ứng không có xúc tác.

Trong phản ứng xúc tác dị thể, chất xúc tác( rắn) hấp phụ các chât phản ứng(lỏng hay khí)lên bề mặt của nó, khiến nồng độ các chất phản ứng ở vùng bề mặt chất xúc tác tăng lên, khiến tốc độ phản ứng tăng nhanh Ngoài ra xúc tác dị thể cũng có thể tạo với các chất phản ứng các hợp chất kém bền dễ chuyển thành sản phẩm phản ứng và hoàn lại chất xúc tác.

1.3.3 HẰNG SỐ CÂN BẰNG HÓA HỌC:

Với phản ứng thuận nghịch tổng quát: mA + nB  pC + qD

Khi đạt trạng thái cân bằng, tốc độ phản ứng thuận bằng tóc độ phản ứngnghịch

Theo định luật tác dụng khối lượng:

n m

q p n

t C

B A

D C k

k K

] [ ] [

] [ ] [

KC hằng số cân bằng biếu thị qua nồng độ,

Đối với các chất khí hằng số cân bằng được biếu thị qua áp suất riêng phần(hay gọi là hằng số cân bằng áp suất)

n B

m A

q D

p C P

P P

P P

K 

Trong đó Pi ( i = A, B, C, D) là áp suất riêng phần của các chất A, B, C, D

1.3.4.NGUYÊN LÍ CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG LE

CHATELIER.

Nếu một hệ đang ở trạng thái cân bằng hoá học chịu tác động của yếu tố bênngoài, chẳng hạn như sự thay đổi nồng độ, nhiệt độ… thì cân bằng sẽ chuyển dịchtheo chiều chóng lại tác động đó

Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học:

Khi tăng nồng độ của chất tham gia phản ứng (hay giảm nồng độ của sảnphẩm phản ứng) thì cân bằng chuyển dịch theo chiều thụan làm giảm nồng độ chấttham gia ( hay tăng nồng độ sản phẩm) Còn khi giảm nồng độ chất tham gia phảnứng( hay tăng nồng độ sản phẩm) thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch làmtăng nồng đọ chất tham gia (hay giảm nồng độ sản phẩm)

Khi tăng nhiệt độ cho phản ứng, cân bằng chuyển dịch theo chiều của phảnứng thu nhiệt và ngược lại

Khi tăng áp suất của hệ, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm số phân

tử khí, còm làm giảm áp suất của hệ phản ứng thì cân bằng sẽ chuyển dịch theochiều làm tăng số phân từ khí

Với hệ phản ứng có số phân tử khí trước và sau phản ứng không thay đổi, thì

sự thay đổi áp suất không là cân bằng ưu tiên chuyển dịch về chiều nào, mà chỉ làmtốc độ phản ứng thay đổi theo cả hai chiều với mức độ như nhau

Cần lưu ý rằng, sự thay đổi áp suất các chất khí trong hệ làm thay đổi nồng độcác chất trong hệ

Chất xúc tác không gây ra sự chuyển dịch cân bằng mà chỉ làm cho phản ứngnhanh đạt đến trạng thái cân bằng

Có thể kết hợp đồng thời nhiều yếu tố làm cho cân bằng của phản ứng hoá họcchuyển dịch theo chiều mong muốn.

B A

B A

1.4.2 ĐỘ ĐIỆN LI:

Độ điện li ( ) của một chất điện li biểu thị bằng tỉ số giữa số phân tử đã điện

li (hay nồng độ đã điện li) và tổng số phân tử chất tan (hay nồng độ chất tan ban

đầu):

0

C n

%

0

x C

1.4.3 SỰ THỦY PHÂN CỦA MUỐI:

+ Muối của axit mạnh và bazơ mạnh: NaCl, NaNO3, Na2SO4…

Môi trường của chúng có pH = 7 (trung tính)

+ Muối của axit yếu và bazơ mạnh: Na2CO3, Na2S, CH3COONa, K2SO3…

Na2CO3  2Na+ + CO3

2-CO32- + HOH  HCO3- + OHHCO3- + HOH  H2CO3 + OH-

-CH3COONa  CH3COO- + Na+CH3COO- + HOH  CH3COOH + OH-

=> Môi trường bazơ có pH > 7(do anion gốc axit yếu bị thuỷ phân tạo OH-)+ Muối của axit mạnh và bazơ yếu: NH4Cl, AlCl3, Fe2(SO4)3, Cu(NO3)2…

NH4Cl  NH4 + ClNH4+ + HOH  NH3 + H3O+

-AlCl3  Al3+ + 3ClAl3+ + HOH  Al(OH)3 + 3H+

-=> Dung dịch có môi trường axit pH < 7 (do cation bazơ yếu bị thuỷ phân tạo

ra ion H+)

+Muối của axit yếu và bazơ yếu: (NH4)2CO3, CH3COONH4…

(NH4)2CO3  2NH4 + CO3

2-2NH4  2NH3 + 2H+CO32- + HOH  HCO3- + OH-HCO3- + HOH  H2CO3 + OH-

2H+ + 2OH-  2H2ODung dịch có môi trường trung tính (pH = 7 ) do lượng ion H+ và ion

OH- là như nhau (2 ion)

1.4.4 pH CỦA DUNG DỊCH:

+ Dung dịch axit mạnh: pH = -lg[H+]

+ Dung dịch bazơ mạnh: pH = 14 – pOH

+Dung dịch axir yếu và dung dịch muối tạo bởi bazơ yếu và axit mạnh:

) lg (

Vì qúa trình thuỷ phân muối là quá trình axit – bazơ, từ phương trình thuỷphân muối xác định cặp axit – bazơ liên hợp.

Ví dụ: Thuỷ phânNH4Cl, tạo môi trường axit yếu

C

C pK

2

1

2

1 2

1

b

a a

a

C

C pK

pK

Trong đó, C 1là nồng độ của axit trong cặp axit – bazơ thứ nhất

2

C độ của bazơ trong cặp axit – bazơ thứ

Khi 2 nồng độ này bằng nhau thì

) (

1.5.1 CÁCH CÂN BẰNG PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ:

Nguyên tắc cân bằng: Trong qúa trình phản ứng, tổng số electron chất khửnhường bằng tổng số electron chất oxi hoá nhận

Các bước cân bằng:

Xét sự thay đổi số oxi hoá của các chất phản ứng Lập phương trình cho nhận electron, từ đó xác định hệ số chất oxit hoá, chất khử, chất làm môi trường trong phương trình ion thu gọn.Cân bằng phương trình phân tử

1.5.2 THẾ OXI HÓA - KHỬ VÀ CHIỀU HƯỚNG CỦA PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ.

Thế oxi hoá khử là đại đặc trưng cho khả năng than gia phản ứng oxi hoá khử(khả năng cho – nhận electron) của một cặp chất oxi hoá khử nào đó

Thế oxi hoá khử kí hiệu E0 , gọi là thế chuẩn, đo bằng cách so sánh với thế củađiện cực tiêu chuẩn

Cặp có thế oxi hoá khử càng lớn (càng dương) thì dạng oxi hoá của nó càngmạnh và dạng khử càng yếu

Các cặp oxi hoá khử phản ứng với nhau theo quy tắc sau: Dạng oxi hoá mạnhcủa cặp này phản ứng với dạng khử mạnh của cặp kia, hay dạng dạng oxi hoá củacặp có E0 cao phản ứng với dạng khử của cặp có E0 thấp

1.5.3 SỰ ĐIỆN PHÂN:

a) ĐỊNH NGHĨA SỰ ĐIỆN PHÂN:

Điện phân là qúa trình oxi hoá – khử xảy ra trên các điện cực khi có dòng điệnmột chiều đi qua chất điện li nóng chảy hay dung dịch chất điện li

b) ĐIỆN PHÂN NÓNG CHẢY:

Thí dụ: Điện phân NaCl nóng chảy

catot (-) anot (+)

Na+ Cl

-Na+ + e  Na 2Cl- - 2e  Cl2Trên mỗi điện cực chỉ xảy ra một phản ứng duy nhất, nên đễ dàng xác địnhsản phẩm của qúa trình điện phân

c) ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH:

Trong dung dịch điện li, ngoài các ion các chất điện li còn có các ion H+ và

OH- do nước phân li ra Do vậy, sản phẩm điện phân phức tạp hơn, tuỳ thuộc vào tính oxi hoá và tính khử của các ion có trong bình điện phân

Dựa vào các giá trị thế oxi hoá khử của các cặp oxi hoá khử để xác định khảnăng phóng điện của các ion trên các điện cực

Trong quá trình điện phân, trên catot diễn ra sự khử Dạng oxi hoá của cặp cóthế oxi hoá khử lớn sẽ bị khử trước Ngược lại, trên anot diễn ra sự oxi hoá Dạngkhử của cặp có thể oxi hoá khử nhỏ nhất sẽ bị oxi hoá trước

*Khả năng phóng điện của các cation ở catot

Ở catôt có thể xảy ra các qúa trình sau:

Men+ + ne  Me2H+ (axit) + 2e  H2Hoặc ion hỉđo của nước bị khử

2H2O + 2e  H2 + 2OHTheo dãy oxi hoá, ta thấy:

-Từ Zn2+ đến các ion cuối dãy như Hg2+, Cu2+, Ag+… khả năng bị khử tăng dần

Từ Al3+ đến các ion đầu dãy như Na+, Ca2+, K+… hầu như không bị khử trongdung dịch

H+ khó bị khử hơn các ion kim loại

**Khả năng phóng điện của các anion ở anot:

Trên anot xảy ra qúa trình oxi hoá các anion gốc axit như Cl- , S2-… hoặc ion

OH- của kiềm hay nước

2Cl- - 2e  Cl22OH- - 2e  2

Các anion gốc axit không chứa oxi dễ bị oxi hoá nhất, theo thứ tự tăng dầntrong dãy: Cl-, Br-, I-, S2-…

Các anion gốc axit chứa oxi như NO32-, SO42-, PO43-,… không bị oxi hoá.Ion OH- khó bị oxi hoá hơn các ion Cl-, Br-, I-, S2-

Khi điện phân không dùng anot trơ như graphit, Pt… , mà dùng các kim loạinhư Ni, Cu, Ag… thì các kim loại này dẽ bị oxi hoá hơn các anion vì vhúng có thếoxi hoá khử thấp hơn, và do đó chúng bị tan vào dung dịch( anot tan – cực dươngtan)

d) ĐỊNH LUẬT FARADAY:

“Khối lượng các chất giải phóng trên mỗi điện cực tỉ lệ với điện lượng đi quadung dịch và đương lượng của chất”

F n

t I A m

.

.



Trong đó m: khối lượng chất giải phóng ở điện cực (gam)

I: cường độ dòng điện (ampe)

t thời gian điện phân( giây,s)

n:Số electron trao đổi trong phản ứng ở điện cực

A: Khối lượng mol nguyên tử của nguyên tô (gam)

F: số Faraday (F = 96500 C/mol), biểu thị điện lượng cần thiết đển 1 mol ionhoá trị I (cation hay anion) biến thành nguyên tử hay phân tử trung hoà

CHƯƠNG 2 – CÁC CHỦ ĐỀ BÀI TẬP HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG.

2.1 NGUYÊN TỬ, ĐỊNH LUẬT TUẦN HÒAN VÀ BẢNG TUẦN HÒAN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC:

2.1.1.Chủ đề 1:

Cho dữ kiện về tổng số hạt cơ bản, hiệu các hạt mang điện đối với các hạt không mang điện Hãy xác định tên nguyên tố, vị trí của nguyên tố đó trong bảng tuần hoàn.

=> Chủ đề này giúp các học sinh khắc sâu kiến thức phần thuyết cấu tạo nguyên tử và kĩ năng tính toán, rèn luyện kĩ năng phân tích đề bài.

Bài tập 1:

Tổng số hạt proton, notron, electron trong nguyên tử của một nguyên tố là 34.a/ Cho biết số thứ tự nguyên tố và số khối của nguyên tử

b/Viết cấu hình electron của nguyên tố

c/ Định vị trí của nguyên tố ttrong bảng hệ thống tuần hoàn

Bài tập 2: (Đề Đại Học Y Dược TPHCM - 1998)

Tổng số hạt proton, electron, nơtron trong nguyên tử của một phân tử là 21.(a) Hãy xác định tên nguyên tố

(b) Viết cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố đó

(c) Tính tổng số obitan trong nguyên tử của nguyên tố đó

) 2 (

p n e p

(a) nguyên tố đó là nitơ

(a) Nguyên tử X có chứa tổng các hạt cơ bản bằng 18;

(b) Nguyên tử Y có tổng hạt cơ bản bằng 58 và số khối nhỏ hơn 40

, 3

(b) S = 2ZB + NB = 58

3 , 19 3

58 524

, 3

58 45

Y bằng 3 lần số proton của Z Khối lượng phân tử A bằng 116u Xác định X, Y, Z

)4(1163

)3(

)2(

)1(30

3

Z Y X

Z Y X

Z Z

Y Y

Z Y

Z N N

A A A

N Z

N Z

Z Z

Vì ZY + 3 ZZ = 30 nên Z là phi kim có Z < 10, ta có bảng

Vậy A là FeCO3

Bài tập 5: Hợp chất A có công thức MX2 , trong đó M chiếm 46,67% về khốilượng Trong hạt nhên của M có n – p =4; của X có n`= p`, trong đó n, n`, p, p` là sốnotron và proton Tổng số hạt proton trong MX2 bằng 58 Viết kí hiệu nguyên tửcủa M, X và viết cấu hình electron M2+

p n X M

Kết hợp với giả thiết: n – p = 4; n’ = p’ ; p + 2p’ = 58

-Vậy A là FeS2: Cấu hình electron của Fe2+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6.

2.1.2.Chủ đề 2:

Từ các dữ kiện đề bài cho hãy xác định tên nguyên tố và các tính chất đặc trưng có liên quan đến đơn chất hoặc hợp chất của nguyên tố đó ( tìm được tên nguyên tố sau đó dùng kết quả trên

để làm các câu hỏi tiếp theo)

=> Đây là dạng bài tập tổng hợp khá phổ biến, Các mảng kiến thức được lồng ghép vào nhau có tính logic cao

Thường 1 câu hỏi có phần đầu liên quan đến hoá học đại cương, phần tiếp theo có thể là về hoá học đại cương hoặc hoá học vô cơ.

Qua các bài tập này rèn luyện cho học sinh kĩ năng phân tích đề bài, đọc kĩ đề trước khi làm

Bài tập 1: (Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh – 2001)

Nguyên tử của nguyên tố A có tổng số electron trong phân lớp p là 7

Nguyên tử của nguyên tố B có tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt mangđiện của A là 8

(a) Xác định A và B

(b) Gọi X là hợp chất của A và B Dung dịch nước của X có tính axit, bazơhay trung tính? Giải thích?

(c) Lấy 4,83 gam X.nH2O hoà tan vào nước thu được dung dịch Y Dung dịch

Y tác dụng vừa đủ với 10,2 gam AgNO3 Xác định X.nH2O

Giải:

(a) Theo đề bài ta có cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố A như sau: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 => Z = 13 => A là nhôm (Al)

Ta có tổng số hạt mang điện của A : p + e = 2p = 26

Tổng số hạt mang điện của B là: p’ + e’ = 2p’

=> 2p’ – 26 = 8 <=> p’ = 17

=> B là nguyên tố clo (Cl)

(b)

Vậy X là AlCl3

AlCl3  Al3+ + 3Cl

-Ion Al3+ bị thuỷ phân trong nước

Al3+ + H2O  Al(OH)3 + 3H+Vậy dung dịch nước của X có tính axit do chứa H+

(c) n AgNO3= 0 , 06 mol

170

2 , 10



Phương trình phản ứng xảy ra:

AlCl3 + 3AgNO3  Al(NO3)3 + 3AgCl

1

x x

Vậy X.nH2O là AlCl3.6H2O

Bài tập 2: (Cao đẳng sư phạm thành phố Hồ Chí Minh – 2001)

Nguyên tố R có tổng số hạt trong nguyên tử là 48

(a) Cho biết tên và vị trí của R trong bảng hệ thống tuần hoàn

(b) Viết công thức hoá học oxit và hiđroxit ứng với hoá trị cao nhất của R, chobiết tính chất của các chất này

) 2 (

p n e p

(2), (1) => 2p + n = 48 (3) => 1 48 2  1 , 524

S ở ô thứ 16, thuộc nhóm VIA và chu kỳ 3

(b) Oxit hoá trị cao nhất của S là SO3

Hiđroxit hoá trị cao nhất của R : H2SO4

Về tính chất cả SO3 và H2SO4 đều có tính oxihoá vì số oxi hoá +6 (caonhất)nên chỉ có thể giảm xuống

4 13 26

1

Z A

Vậy A ZX là 1 0n và phương trình được viết: 26 12Mg + 1 0n => 23 10Ne + 4 2He

Tương tự ta có:

(b) 19 9F + 1 1H => 16 8O + 4 2He

(c) 242 94Pu + 22 10Ne => 260 104Unp + 4 1 0 n

(d) 2D + 7 Li => 24 He + 1 0 n

Bài tập 2 Biết rằng qúa trình phân rã tự nhiên phát xấcc tia  (4 2He),  ( 0 -1e)

và  (một dạng bức xạ điện từ) ãy hoàn thành các phương trình phản ứng hạtnhân:

2 82 92

4 206 238

8

y x

Phương trình viết đầy đủ: 238 92U => 206 82Pb + 8 4 2He +9 0 -1e

(b) 232 90Th => 208 82Pb + 8 4He +60 -1e

Chủ đề 4: Cho giá trị các số lượng tử ( n, l, m, s) Hãy xác định đúng hay sai ?

vi sao? Xác định cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố

=> Đây là mảng kiến thức khó, nên chủ đề này nhằm bồi dưỡng khả năng tập chung của học sinh, khả năng khái qúat vấn đề…

2.1.4.Chủ đề 4:

Từ các dữ kiện bài toán Hãy tìm tên nguyên tố, cho biết vị trí của nguyên tố đó trong bảng hệ thống tuần và một số tính chất của nó:

=> Chủ đề này cung cấp học sinh biết các vận dụng cấu hình electron nguyên

tử các nguyên tố để biết được vị trí của chúng, dự đoán tính chất đặc trưng của chúng.

Bài tập 1:Nguyên tố A không phải khí hiếm, nguyên tử của nó phân lớp ngoàicùng là 3p Nguyên tử của nguyên tố B có phân lớp ngoài cùng là 4s

(a) Trong 2 nguyên tố A, B nguyên tố nào là phi kim, nguyên tố nào là kimloại?

(b) Xác định cấu hình electronnguyên tử của A, B và tên của A, biểt rằng tổng

số electron có trong phân lớp ngoài cùng của A và B bằng 9

(c) Viết công thức phân tử và công thức cấu tạo của các hiđroxit tạo bởi 3nguyên tố A, hiđro, oxi So sánh tính axit của chúng theo chiều tăng tính oxi hoácủa A và giải thích?

Giải:

(a) Nguyên tố A có thể là kim loại nếu cấu hình electron hoá trị là 3s2 3p1 ( 3electron lớp ngoài cùng) hoặc thường là phi kim nếu có các cấu hình 3s2 3p2, 3s23p3, 3s2 3p4, 3s2 3p5 (ứng với số electron lớp ngoài cùng lần lượt bằng 4, 5, 6, 7).Nguyên tử B chỉ là kim loại với cấu hình electron hoá trị 4s1 và 4s2 (ứng với sốelectron lớp ngoài cùng bằng 1 hoặc 2)

(b) Vì tổng số electron có trong phân lớp ngoài cùng của A và B bằng 9 và Akhông phải là khí hiếm, nên ta có cấu hình electron.

A: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 => A là Cl

B: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 => B là Ca

(c) Độ mạnh các axit chứa oxi của clo: HClO < HOClO < HOClO2 < HOClO3

Từ HclO đến HClO4 , tính axit tăng do số nguyên tử O không hiđroxit tăng.Bài tập 2: xét các nguyên tố A, B, D và R

- Tổng số hạt trong nguyên tử của nguyên tố A là 76, tỉ số giữa các hạt khôngmang điện đối với các hạt mang điện trong hạt nhân của nó là 1,17

-Vở nguyên tử của nguyên tố B có 1 electron ở lớp thứ 3

- Tổng số electron p của mỗi nguyên tử của nguyên tố D là 17

Tổng số electron có số lượng tử chính (n) bằng 3 trong nguyên tử nguyên tố E

là 14

Hãy xác định vị trí (số thứ tự, chu kì, nhóm, khối) nguyên yố trong bảng tuầnhoàn Xác định số electron độc thân ở trạng thái cơ bản và cho biết các nguyên tốtrên là kim loại hay phi kim

P

N N

Z

Cấu hình electron nguyên tử của A là [Ar] 3d5 4s1

- Cấu hìnhelectron nguyên tử của B là 1s2 2s2 2p6 3s1

- Cấu hìnhelectron nguyên tử của D là [Ar] 3d10 4s2 4p5 (17 electron p gồm 6 electron 2p, 6 electron 3p và 5 electron 4p Phân lớp 4p chưa bão hoà là phân lớp cónăng lượng cao nhất)

-Cấu hình electron nguyên tử của D là [Ar] 3d6 4s2 (14 electron ứng với sốlượng tử chính bằng 3 gồm 2 electron 3s, 6 electron 3p và 6 elctron 3d)

Sốthứ

Electronđộc thân Kim loại/ phi kim

A 24 4 VIB 6 Kim loại khối d

Bài tập 3:Cho ba nguyên tố A, B, X thuộc nhóm A của bảng tuần hoàn A, Bcùng chu kì và thuộc 2 nhóm liên tiếp X và A ở cùng nhóm và thuộc 2 chu kì liêntiếp Hidroxit của X, A, B có tính bazơ giảm dần theo thứ tự đó Nguyen tử A có 2electron lớp ngoài cùng thuộc phân lớp 3s Viết cấu hình electron nguyên tử và xácđịnh vị trí của A, B, X trong bảng tuần hoàn các nguyên tố

Giải:

Cấu hình electron nguyên tử của A là 1s2 2s2 2p6 3s2 (Z = 12), A là Mg thuộc

ô thứ 12, chu kì 3, nhóm IIA Hiđroxit của X, A, B có tính bazơ giảm theo thứ tự đónên tính kim loại X > A > B Vậy X là Ca (cùng nhóm với Mg và có tính kim lọaimạnh hơn Mg) thuộc ô thứ 20, chu kì 4, nhóm IIA và B là Al (cùng với Mg và cótính kim loại yếu hơn Mg) thuộc ô thứ 13, chu kì 3, nhóm IIIA

Cấu hình electron nguyên tử của X là [Ar] 4s2

Cấu hình electron nguyên tử của B là [Ne] 3s2 3p1

Bài tập 4: A và B là hai nguyên tố thuộc nhóm a và thuộc hai chu kì iên tiếpnhau trong bảng tuần hoàn B và D là hai nguyên tố kế cận nhau trong cùng 1 chu kì(a) A có 6 electron lớp ngoài chùng hợp chất (X) của A với hiđro chứa11,1%

H Tìm khối lượng phân tử của X, suy ra tên của A, B

(b) Hợp chất (T) có công AD2 trong đó electron lớp ngoài cùng có cấu hìnhbền giống khí hiếm Xác định tên nguyên tố D

( c) Hợp chất (Z) gồm 3 nguyên tố B, A, D có tỉ lệ khối lượng mB:mA:mD = 1 :1: 2,22 Khối lượng phân tử Z là 135u Xác định công thức phân tử của (Z)

(b) A có 6 electron lớp ngoài cùng, để đạt đến cáu hình bền của khí hiếmtrong phân tử D – A – D thì D là halogen Mà D và B là hai nguyên tó cận nhautrong một chu kì nên D là Cl.

(C) Công thức tổng quát: SxOyClz chọn ms = 1 g mO = 1 g và mCl =2,22 g

22 , 4

135 22

, 2

5 , 35 : 1

16 : 1

32



z y

x

=> x = 1, y = 2, z = 2

=> Công thức phân tử là SO2Cl2

=> 135n = 135 => m =1

Vậy công thức phân tử là SO2Cl2

Bài tập 5: A và B là hai nguyên tố thuộc cùng nhóm A trong bảng tuần hoàn.(a) Nguyên tử A có 2 electron ở lớp ngoài cùng và hợp chất X của A đốivớihiđro có 4,76% khối lượng hiđro Xác định nguyên tử khối của nguyên tố A.(b) Nguyên tử B có 7 electron lớp ngoài cùng Y là hợp chất của B với hiđro.Biết 16,8 gam X tác dụng vừa đủ với 200 gam dung dịchY 14,6 % cho khí C

và dung dịch D xác định nguyên tử khối của B, tính nồng độ % các chất tan trongdung dịch D