(SKKN CHẤT 2020) hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập liên quan đến độ tan và tinh thể hiđrat

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM: “HƯỚNG DẪN HỌC SINH PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP LIÊN QUAN ĐẾN ĐỘ TAN VÀ TINH THỂ HIĐRAT” PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài : Sự nghiệp đổi đất nước theo hướng cơng nghiệp hóa, đại hóa nay, địi hỏi cần phải có nhân lực, nhân tài để đáp ứng với việc phát triển mạnh mẽ xã hội nghiệp giáo dục có vai trị quan trọng việc đào tạo hệ trẻ, động, sáng tạo, có lĩnh thích ứng cao với sống thực tế Vì vậy, việc trang bị kiến thức cho học sinh trung học sở vấn đề cấp thiết bậc học, có mơn Hóa học Hố học môn khoa học quan trọng, cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức phổ thông, thiết thực hoá học, vi thê cần hình thành em học sinh những kỹ bản, phổ thơng, thói quen học tập làm việc khoa học để làm tảng cho việc giáo dục xã hội chủ nghĩa, phát triển lực nhận thức, lực hành động Có nhữữ̃ng phẩm chất cần thiết cẩn thận, kiên trì, trung thực, tỉ mỉ, xác, u chân lí khoa học, có ý thức trách nhiệm với thân, gia đình xã hội hồ hợp với mơi trường thiên nhiên, chuẩn bị cho học sinh học lên cao vào sống lao động Hóa học mơn học tiếp cận muộn hoc sinh THCS, mà khối lượng kiếế́n thức học sinh cần tiếp thu tương đối nhiều Học mơn Hố học khơng nhữữ̃ng học sinh học lý thuyết mà đòi hỏi học sinh vận dụng lý thuyết học vào giải tập định tính, định lượng, giải thích tượng xãy thực tế, thực tiễn thực hành thí nghiệm Hiện nay, việc giải dạng tập hoá học học sinh trường THCS gặp nhiều khó khăn, đặc biệt tập liên quan đến độ tan tinh thể hiđrat hóa Chính lý tơi chọn đề tài "Hướng dẫn học sinh phương pháp giải tập liên quan đến độ tan tinh thể hiđrat " làm sáng kiến kinh nghiệm để góp phần nhỏ nhằm khắc phục tình trạng học sinh nhà trường nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi môn * Điểm đề tài: Với chút kinh nghiệm thân nhữữ̃ng kinh nghiệm học hỏi từ đồng nghiệp, …tôi trang bị cho em nhữữ̃ng bí tự tin, sáng tạo giải tập liên quan đến độ tan, tinh thể hiđrat nhằm tạo hứng download by : skknchat@gmail.com thú học tập cho học sinh, nâng cao chất lượng dạy học, bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa trường 1.2 Phạm vi nghiên cứu đề tài: Thời gian thực đề tài: từ 8/2014 đến * Thưc hiên số dạng liên quan đến độ tan tinh thể hiđrat chương cuối Hóa va học sinh giỏi lớp 8, lớp 9(tuyến 2) trường THCS PHẦN NỘI DUNG: 2.1 Thực trang cua vấn đê nghiên cưu: Trong trình dạy học giáo viên cô găng áp dụng nhiều phương pháp dạy học sử dụng công nghệ thông tin vào dạy học hố học để kích thích học sinh tìm tịi, phát huy tính tích cực chủ động sáng tạo học sinh Tuy nhiên môn học em vừa tiếp cận lớp kiến thức mẽ nên việc giảng dạy cho em phần cịn gặp số khó khăn lực nhận thức Phương tiện, thiết bị, hóa chất trường cịn thiếu dẫn đến chất lượng dạy học chưa cao làm cho tiết học chưa thực linh động, hứng thú có hiệu qua, em thường nhàm chán kiến thức, giải khô khan Phần kiến thức độ tan, tinh thể hiđrat hóa nhiều tương đối khó mà nội dung lý thuyết phần SGK ít, chủ yếu tài liệu tham khảo nên việc giải tập gây nhiều khó khăn cho học sinh, có học sinh bồi dưỡng HSG 2.1.1 Về giáo viên: - Khả tìm tịi phương pháp giải tốn qua sách tham khảo, tạp chí giới ta, internet chưa thường xuyên - Phương tiện, thiết bị, hóa chất trường phần thiếu dẫn đến chất lượng dạy học chưa cao làm cho tiết học chưa thực sinh động, hứng thú có hiệu - Sách tham khảo cho giáo viên phần hạn chế - Giao viên chưa đâu tư thời gian nhiều để nghiên cứu tài liệu tham khảo - Đây mơn học cịn mẽ em chương trình THCS nên giáo viên gặp số khó khăn hướng dẫn cho em kỹ phương pháp giải tập download by : skknchat@gmail.com 2.1.2 Về học sinh: - Các em làm quen với mơn Hóa lớp nên nhiều học sinh bỡ ngỡ trước nhữữ̃ng kiến thức lạ, chưa tìm tịi để phát kiến thức nên khả tiếp thu hạn chế - Phương pháp học tập môn số em thiếu tích cực, phận học sinh chưa chăm học dẫn đến chất lượng chưa cao nhữữ̃ng mơn học khó - Các kiến thức dài, tương đối khó, khơ khan nên chưa tạo hứng thú, say mê, u thích mơn học - Đa số em sách tham khảo cịn chưa có thói quen nghiên cứu tài liệu nên chưa rèn luyện kỷ phương pháp để giải toán - Các dạng tập liên quan đến độ tan, tinh thể hiđrat dạng tập mà học sinh lớp học sinh bồi dưỡng HSG hay giải sai giải rập khuôn, máy móc Đa số em chưa phân dạng tập, lúng túng, thiếu linh hoạt chưa có kĩ giải tập Do nhiều nguyên nhân nên khả u thích mơn, lực học tập học sinh yếu dẫn đến chất lượng học tập mơn Hóa 8, chất lượng HSG trường THCS nói chung trường THCS chưa mang lại hiệu cao Trươc nghiên cưu sang kiên kinh nghiêm nay, tiên hanh khao sat nội dung độ tan, tinh thể hiđrat lơp 8A,B đối tượng BDHSG trương THCS đơn vị công tac Chất lượng kiểm tra 15 phút năm học: 2013-2014 Bài kiểm tra Bài kiểm tra 15 phút Tỷ lệ TB trở lên chưa cao(72%), học sinh giỏi cịn ít(32%) Chất lượng HSG Hóa chưa nghiên cứu áp dụng đề tài Có 30% học sinh giỏi giải dạng tập này, giải 50% số tập dạng download by : skknchat@gmail.com Chất lượng HSG Hóa (tuyến 2) chưa nghiên cứu áp dụng đề tài Có 40% học sinh giỏi giải dạng tập này, giải 50% số tập dạng Trước thực trạng trên, để khơi dậy em hứng thú học tập, u thích mơn, say mê khám phá, tìm tịi kiến thức, phát triển tư duy, tính sáng tạo cho học sinh, nhằm nâng cao chất lượng dạy học, va giup hoc sinh gioi Hóa 8, HSG Hóa 9(tuyên 2) giai quyêt tôt cac bai tâp liên quan đến độ tan, tinh thể hiđrat nghiên cứu áp dụng thực tiễn đề tài: “Hướng dẫn học sinh phương pháp giải tập liên quan đến độ tan tinh thể hiđrat" Trong đề tài nghiên cứu này, sâu vào mảng kiến thức giải tập liên quan đến độ tan tinh thể hiđrat chương trình hoá học cho học sinh lớp 8, cho học sinh giỏi Hóa 8, Hóa (tuyến 2) qua tài liệu tham khảo nội dung 2.2 Biện pháp thựự̣c giải pháp đề tài * Thứ nhât: Giao viên nghiên cưu ky nôi dung bai hoc, bam sat chuân kiên thưc ki đê năm chăc nôi dung tâm cua bai; tham khao cac tai liêu, sach, bao đê phân loại dạng tập phù hợp đôi tương hoc sinh phần kiến thức cụ thể * Thứ hai: Phân cac dang tập hướng dẫn phương pháp giải: - Khi học sinh nắm lý thuyết, giáo viên phải hướng dẫn học sinh phân dạng tập phương pháp giải dạng tập Nhữữ̃ng tập có nhiều phương pháp giải chọn phương pháp dễ hiểu để học sinh nắm kỹ Từ tạo say mê, hứng thú tìm hiểu để giải dạng tập * Thứ ba: Đưa môt sô vi du cu thê vê dạng tập liên quan đến độ tan tinh thể hiđrat chương trinh Hoa 8, tập nâng cao tài liệu tham khảo dành cho HSG Hóa Hóa (tuyến 2) download by : skknchat@gmail.com Phần I: Kiến thứứ́c độ tan tinh thể hiđrat Độ tan - Định nghĩa: Độ tan chất nước (S) số gam chất hịa tan 100g gam nước để tạo thành dd bão hòa điều kiện nhiệt độ định - Biểu thức tính độ tan: ( gam/ 100g H2O) - Biểu thức liên hệ độ tan nồng độ % ( C% nồng độ % dung dịch bão hòa) ( - C% nồng độ % dung dịch bão hịa) Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan: Thơng thường độ tan chất rắn phụ thuộc vào nhiệt độ, tăng nhiệt độ, độ tan tăng ngược lại Tinh thể hiđrat: - Hợp chất tạo thành liên kết phân tử chất tan với phân tử nước gọi hiđrat Nhiều hiđrat không bền, cô cạn dung dịch bị nước, có hiđrat bền cạn dung dịch ta thu tinh thể ngậm nước - Tinh thể ngậm nước chất rắn mà thành phần chúng có chất tan số phân tử nước, nước có tinh thể ngậm nước gọi nước kết tinh - Ví dụ: CuSO4.5H2O, CaSO4.2H2O, Na2CO3.10H2O, download by : skknchat@gmail.com Phần II: Các dạng toán: Dạng 1: Bài toán thể mối liên hệ độ tan nồng độ phần trăm (Dạng tập chủ yếu cuối lớp nêu ví dụ) Phương pháp: - Dựa vào biểu thức liên hệ giữữ̃a độ tan nồng độ phần trăm định nghĩa độ tan tính mct, mdd, sau dựa vào biểu thức tính C% để xác định Chú ý: mdd = mct + mdm - Dựa vào biểu thức liên hệ giữữ̃a độ tan nồng độ phần trăm định nghĩa nồng độ % tính mct, m nước, sau dựa vào biểu thức tính S để xác định Chú ý: mnước = mdd - m download by : skknchat@gmail.com ≈ 0,2 g Dạng 2: Bài tốn tính lượng tinh thể cần cho thêm vào dung dịch cho sẵn cho vào nước Dạng tập thường gặp phần pha chế dung dịch cuối chương dung dịch dành cho HS lớp 8(tinh thể không ngậm nước), phần tinh thể ngậm nước dành bồi dưỡng HSG 8,9 Phương pháp: Tính lượng tinh thể không ngậm nước vào dd cho sẵn nước + Nếu cho tinh thể vào dung dịch cho sẵn loại chất tan (BT1) mdd tạothành = mtinh thể + mdd ban đầu mchất tan tạothành = mtinh thể + mct ban đầu * nchất tan tạothành = ntinh thể + nct ban đầu * Vdd tạothành = Vdd ban đầu + Nếu cho tinh thể vào nước (BT2) mdd tạothành = mtinh thể + mnước mchất tan tạothành = mtinh thể * nchất tan tạothành = ntinh thể * Vdd tạothành = Vnước * Đối với dạng toán HS giải theo phương pháp đường chéo(nồng độ tinh thể 100%, nồng độ nước 0%) download by : skknchat@gmail.com thuận tiện Đối với tốn u cầu tính khối lượng tinh thể thêm vào: + mCT thu = mCT ban đầu + mCT thêm vào + mH2O lại = mH2O ban đầu - + Dựa vào biểu thức độ tan để tính Xác định lượng tinh thể tách (BT2) + B1: Xác định vàcó ddbh t0 đầu B 2: Xác định có ddbh t0 sau ( lượng nước không đổi) B3: Xác định lượng chất kết tinh: mCT tách =mCT(nhiệt độ trước)-mCT(nhiệt độ sau) Gọi a khối lượng tinh thể CuSO4 cần thêm vào *Ở 900C: mCuSO4 thu được=350+a(g) mH2O thu được=985g=mH2O ban đầu →35000+100a=78800 →a= Vậy khối lượng CuSO4 cần thêm vào 438 g Bài tập2: Làm lạnh 600g dd bão hòa NaCl từ 900C 100C có gam tinh thể NaCl tách Biết độ tan NaCl 900C 100C : 50gam ; 35 gam Giải: Cách 1: Giải theo bước phương pháp giải tính khối lượng tinh thể tách *Ở 900C: Cứ (100+50)g dd NaCl chứa 50 g NaCl Vậy 600 g dd NaCl chứa x(g) NaCl mH2O=600-200=400(g) *Ở 100C: Cứ 100 g H2O hòa tan 35 g NaCl Vậy 400 g H2O hòa tan y(g) NaCl Khối lượng tinh thể NaCl tách là: Đối với toán yêu cần tính khối lượng tinh thể tách ra: - + + mCT lại = mCT ban đầu - mCT tách mH2O lại= mH2O ban đầu + Dựa vào biểu thức độ tan để tính 200 - 140=60(g) Cách 2: Giải theo đặt ẩn khối lượng tinh thể tách *Ở 900C: Cứ (100+50)g dd NaCl chứa 50 g NaCl Vậy 600 g dd NaCl chứa x(g) NaCl download by : skknchat@gmai l.com mH2O=600-200=400(g) Gọi a khối lượng tinh thể NaCl tách *Ở 100C: mNaCl lại =200 - a (g) mH2O lại =400 g =mH2O ban đầu →20000-100a=14000 Chất kết tinh ngậm nước: →a= Nếu chất rắn kết tinh có ngậm Vậy khối lượng tinh thể NaCl tách 60 g nước lượng nước dung Bài tập3: Xác định khối lượng dịch sau dung dịch Na2SO4.10H2O tách làm nguội 1026,4 g ad bão hòa 800C xuống 100C Biết độ tan ban đầu: Na2SO4 khan 800C 28,3 gam 10oC gam? Giải: * Ở 800C: Cứ (100+28,3) g dd Na2SO4 chứa Cách giải(BT3) B1: Xác định có 28,3 g Na2SO4 * ddbh t0 cao B2: Đặt số mol tinh thể ngậm nước bị kết tinh a (mol) Vậy 1026,4 g dd Na2SO4 chứa x g Na2SO4 →mH2O=1026,4-226,4=800(g) Gọi a khối lượng tinh thể B3: Lập phương trình biểu diễn độ tan dung dịch sau ( theo ẩn a) Na2SO4.10H2O tách mNa2SO4 tách = mH2O tách ra= a - 0,44a = 0,56a(g) B4: Giải phương trình kết luận Lưu ý: Một số tốn khơng cho * Ở 100C: mNa2SO4 lại =226,4 - 0,44a(g) mH2Ocòn lại =800 - 0,56a(g) biết dự kiện độ tan nhiệt độ đầu, yêu cầu tính khối lượng tinh thể tách ra, thêm vào phải →22640 - 44a = 7200 - 5,04a biết dựa vào dự kiện để xác →38,96a=15440 định mCT ban đầu, mnước mdd →a=396,3(g) Vậy khối lượng tinh thể Na2SO4.10H2O tách download by : skknchat@gmail com (BT4,BT5) ban đầu BT4: - Viết PTHH - Dựa vào phương trình dự kiện để tính mCT, mdd ban đầu -Đặt ẩn khối lượng tinh thể tách -Tính mCT , mH2O tách theo ẩn -Xác định mCT, mH2O lại -Dựa vào biểu thức độ tan để tính ẩn trả lời 396,3 g Bài tập 4: Cho 0,2 mol CuO tan vừa đủ ad H2SO4 20% đun nóng Sau làm nguội dd đến 10oC Tính khối lượng tinh thể tách khỏi dung dịch, biết độ tan 10oC 17,4 g? Giải: * Ban đầu: CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O mol 1mol mol 0,2 mol 0,2 mol 0,2 mol mCuSO4=0,2*160=32 (g) mH2SO4=0,2*98=19,6(g) mddH2SO4=19,6/20%=98(g) mddCuSO4=0,2*80+98=114(g) →mH2O=114 - 32=82(g) Gọi x khối lượng tinh thể CuSO 4.5H2O tách mCuSO4 tách = mH2O tách ra=x - 0,64x = 0,36 x(g) * Ở 100C: mCuSO4 lại =32 - 0,64x(g) mH2Ocòn lại =82 - 0,36x(g) →3200 - 64x = 1426,8 - 6,264x →57,736x=1773,2 →x=30,7(g) Vậy khối lượng tinh thể CuSO 4.5H2O tách BT5: 30,7 g Xác định mCT, mdd ban đầu (lưu ý: Bài tập 5: Khi thêm gam MgSO4 khan vào 100 g dd MgSO4 bão hòa nhiệt độ 200 làm thêm lượng chất tan vào cho muối kết tinh lại dạng tinh thể ngậm khối lượng chất tan khối lượng nước MgSO4.7H2O Tính khối lượng tinh thể muối ngậm nước tách ra, biết độ tan dd thay đổi, khối lượng nước thay MgSO4 200C 35,1 gam? đổi) Giải: * Ban đầu: -Đặt ẩn khối lượng tinh thể tách Cứ (100+35,1)g ddMgSO4 chứa 35,1 g MgSO4 - 100 g ddMgSO4 chứa 100*35,1/135,1=25,98 -Tính mCT , mH2O tách theo ẩn g - Khi thêm g MgSO4 vào: mMgSO4=26,98 g download by : skknchat@gmai l.com -Xác định mCT, mH2O lại -Dựa vào biểu thức độ tan để tính ẩn trả lời →2698 - 49x = 2598,1 - 17,9x →31,1x=99,9 →x=3,2(g) Vậy khối lượng MgSO4.7H2O tách 3,2 g Dạng 4: Bài toán tìm cơng thứứ́c tinh thể ngậm nước Đây dạng tập mà học sinh bồi dưỡng HSG 8, bắt gặp nhiều nội dung phong phú sau phương pháp giải vận dụng vào số ví dụ cụ thể Phương pháp giải Đối với dạng tập HS * phải biết : - Cách viết công thức chung tinh thể muối ngậm nước - Cách tìm cơng thức biết Vận dụng Bài tập1: Trong thành phần tinh thể hidrat muối nitrat kim loại hóa trị II, nước kết tinh chiếm 42,1875% khối lượng Xác định công thức tinh thể hidrat hóa Biết % khối lượng kim loại tinh thể 9,375%? Giải: CTC: A(NO3)2.nH2O %NO3=100 - 9,375 - 42,1875 = 48,4375% thành phần %, biết phân tử khối, khối lượng, BT1: -Viết công thức chung tinh →M tinh thể = 62*2*100/48,4375=256 g thể ngậm nước -Dựa vào % NO3 để tính Mtinh thể -Tìm kim loại dựa vào % A →A=9,375*256/100=24(g), A Mtinh thể Mg Ta có: 24+62*2+18n=256 - Tìm số phân tử nước dựa vào Mtinh thể viết CT ngậm nước →n=(256-24-124)/18=6 CT tinh thể: Mg(NO3)2.6H2O Bài tập2: Cho lượng bột sắt dư vào 200ml ddH2SO4 thu 1,12 lít khí H2(đktc) download by : skknchat@gmail.com - Viết PTHH - Tính nmuối (khi làm bay dung dịch sau phản ứng nmuối=ntinh thể ngậm nước - ) a Làm bay dung dịch sau phản ứng thu 13,9 g muối ngậm nước Xác định cơng thức hóa học muối ngậm nước thu được? b Xác định nồng độ ddH2SO4 dùng? Giải: a nH2=1,12/22,4 = 0,05 mol PTHH: Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 mol mol 1mol 0,05mol 0,05mol 0,05mol CTC: FeSO4.nH2O Ta có: nFeSO4=n tinh thể=0,05 mol Viết CT chung muối ngậm nước(muối tạo thành PTHH M tinh thể = 13,9/0,05=278(g) muối tinh thể ngậm nước) 152+18n=278 - →n=(278 - 152)/18=7 Tính Mtinh thể -Dựa vào Mtinh thể để tính số phân CT tinh thể: tử nước viết công thức FeSO4.7H2O b CM H2SO4=0,05/0,2=0,25(M) BT3: -Dựa vào độ tan để xác định mCT, mdd, mnước nhiệt độ đầu -Dựa vào độ tan để tính mdd, mnước nhiệt độ sau - Tính lượng nước lượng chất tan 394,5g tinh thể ngậm nước Bài tập3: Khi làm nguội 1026,4 g dd bão hịa muối sunfat kim loại kiềm ngậm nước, có công thức M2SO4.nH2 O với 7