Mục đích chính của đề tài Đồ thị trong hóa học, ứng dụng trong bồi dưỡng học sinh giỏi THCS là xây dựng hệ thống bài tập về đồ thị trong chương trình hóa học THCS nhằm bồi dưỡng học sinh khá, giỏi.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Bài tập hóa học và những xu hướng phát triển
Bài tập là những nhiệm vụ được giao cho học sinh nhằm vận dụng kiến thức đã học Để giải quyết bài tập, học sinh cần suy luận logic và áp dụng các khái niệm, định luật, cũng như phép toán đã được dạy Việc phân loại bài tập cũng rất quan trọng, giúp học sinh tìm ra hướng giải quyết hợp lý và hiệu quả.
Khái niệm BTHH không phải là một vấn đề phức tạp, mà có thể được giải quyết một cách tổng quát thông qua các quy luật logic, phép toán và thí nghiệm Những giải pháp này dựa trên các khái niệm, định luật, học thuyết và phương pháp trong lĩnh vực hóa học.
BTHH đóng vai trò quan trọng trong dạy học ở trường THCS, vừa là mục đích, nội dung, vừa là phương pháp dạy học hiệu quả Nó không chỉ cung cấp kiến thức cho học sinh mà còn mang lại niềm vui trong việc khám phá và tìm tòi BTHH tạo ra trạng thái hưng phấn và hứng thú nhận thức, đáp ứng nhu cầu và lợi ích của người học Qua đó, nó khuyến khích tính tích cực, chủ động và sáng tạo của học sinh, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục.
Bài tập hóa học nói chung và bài toán hóa học nói riêng có những ý nghĩa, tác dụng to lớn về nhiều mặt :
Việc chính xác hóa các khái niệm hóa học không chỉ giúp củng cố và mở rộng kiến thức mà còn mang lại trải nghiệm học tập sinh động và hấp dẫn Để học sinh nắm vững kiến thức một cách sâu sắc, việc vận dụng các kiến thức vào giải bài tập là điều cần thiết.
Để giúp học sinh ôn tập hiệu quả và hệ thống hóa kiến thức, cần tạo ra một phương pháp học tập tích cực Học sinh thường cảm thấy nhàm chán khi chỉ được yêu cầu nhắc lại kiến thức, do đó, việc khuyến khích họ giải bài tập trong giờ ôn tập sẽ làm tăng sự hứng thú và hiệu quả học tập.
Giúp học sinh phát triển các kỹ năng hóa học, bao gồm việc cân bằng phương trình hóa học, và rèn luyện kỹ năng thực hành thông qua các bài tập thực nghiệm, từ đó nâng cao khả năng tổng hợp kiến thức cho học sinh.
Rèn luyện khả năng áp dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống, sản xuất và bảo vệ môi trường là rất quan trọng Đồng thời, phát triển kỹ năng sử dụng ngôn ngữ hóa học và các thao tác tư duy cũng cần được chú trọng.
Phát triển ở học sinh các năng lực tư duy logic, biện chứng, khái quát, độc lập, thông minh và sáng tạo
Rèn luyện đức tính chính xác, kiên nhẫn, trung thực và lòng say mê khoa học cho học sinh là rất quan trọng Bài tập thực nghiệm không chỉ giúp học sinh phát triển những đức tính này mà còn nâng cao văn hóa lao động, bao gồm lao động có tổ chức, kế hoạch, cũng như giữ gìn sự gọn gàng, ngăn nắp và sạch sẽ tại nơi làm việc.
Có nhiều cách phân loại BTHH, hiện nay chưa đồng nhất, tùy theo việc lựa chọn cơ sở phân loại Chẳng hạn :
Dựa vào mức độ kiến thức : bài tập cơ bản, bài tập nâng cao
Dựa vào nội dung chương trình : bài tập vô cơ, bài tập hữu cơ
Dựa vào tính chất bài tập : bài tập định tính, bài tập định lượng
Dựa vào mục đích dạy học : bài tập hình thành kĩ năng, bài tập củng cố, kiến thức nâng cao
Dựa vào kĩ năng phương pháp giải bài tập : lập công thức hóa học, tính theo PTHH
Dựa vào mức độ nhận thức của học sinh : bài tập biết, hiểu, vận dụng, vận dụng cao
Tuy nhiên các cách phân loại không có ranh giới rõ rệt
Hiện nay, bài tập hóa học tại trường THCS rất đa dạng về nội dung và thể loại, đặc biệt trong việc bồi dưỡng học sinh khá – giỏi Trước kỳ thi học sinh giỏi các cấp, thường xuất hiện các bài tập có kiến thức nâng cao, mở rộng và đào sâu hơn so với chương trình SGK.
Thực tiễn bồi dưỡng học sinh khá – giỏi, nội dung các bài tập hiện nay được xây dựng theo xu hướng :
Loại bỏ những bài tập có nội dung hóa học nghèo nàn nhưng lại cần những thuật toán phức tạp để giải
Loại bỏ những bài tập có nội dung xa rời hoặc phi thực tiễn hóa học
Tăng cường sử dụng bài tập thực nghiệm
Xây dựng bài tập mới về bảo vệ môi trường
Xây dựng các bài tập mới nhằm phát triển năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cho học sinh, đặc biệt trong lĩnh vực hóa học, đồng thời giúp các em áp dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống.
Đa dạng hóa các loại hình bài tập như : Bài tập bằng hình vẽ, bài tập bằng sơ đồ, lắp dụng cụ thí nghiệm,…
Xây dựng những bài tập có nội dung hóa học phong phú, sâu sắc, phần tính toán đơn giản, nhẹ nhàng
Để xây dựng và tăng cường hiệu quả sử dụng bài tập thực nghiệm định lượng, học sinh cần nắm vững kiến thức chương trình hóa học THCS và được mở rộng, nâng cao kiến thức theo từng nội dung Bên cạnh đó, việc rèn luyện các năng lực như phát hiện và giải quyết vấn đề, suy luận, tổng hợp kiến thức, tự học, tự đọc và tìm tòi là rất quan trọng Học sinh cũng cần phát triển khả năng độc lập suy nghĩ và linh hoạt sáng tạo trong quá trình học tập.
Học sinh giỏi
1.2.1 Quan niệm về học sinh giỏi :
Các quốc gia thường sử dụng hai thuật ngữ chính là Gift (khả năng bẩm sinh) và Talent (tài năng) để chỉ học sinh giỏi (HSG) Luật bang Georgia (Hoa Kỳ) định nghĩa HSG là những học sinh có trí tuệ cao, khả năng sáng tạo, động cơ học tập mạnh mẽ và thành tích xuất sắc trong các lĩnh vực lý thuyết và khoa học, cần sự giáo dục và hỗ trợ đặc biệt để phát triển tối đa năng lực của mình Ở Mỹ, HSG được xem là những cá nhân trẻ tuổi có dấu hiệu hoàn thành xuất sắc công việc trong nhiều lĩnh vực như trí tuệ, sáng tạo, nghệ thuật và lãnh đạo, yêu cầu sự phục vụ ngoài chương trình học thông thường để phát huy hết tiềm năng của họ.
Cơ quan giáo dục Hoa Kỳ định nghĩa học sinh giỏi (HSG) là những học sinh có khả năng nổi bật trong các lĩnh vực trí tuệ, sáng tạo, lãnh đạo, nghệ thuật hoặc các lĩnh vực lý thuyết chuyên sâu.
Học sinh giỏi (HSG) là những cá nhân thể hiện tài năng đặc biệt trong nhiều lĩnh vực xã hội, văn hóa và kinh tế Nhiều quốc gia coi HSG là những trẻ em có năng lực vượt trội trong trí tuệ, sáng tạo, nghệ thuật, lãnh đạo và các lĩnh vực lý thuyết.
Như vậy, HSG cần có sự phục vụ và hoạt động học tập trong những điều kiện đặc biệt để phát triển các năng lực sáng tạo của họ
1.2.1.1 Những phẩm chất và những năng lực của học sinh giỏi hóa học :
Hóa học là một môn khoa học thực nghiệm, và theo tác giả Vũ Anh Tuấn cùng Trịnh Lê Hồng Phương, để trở thành học sinh giỏi hóa học, cần có những phẩm chất và năng lực đặc biệt.
Có kiến thức hóa học vững vàng, hệ thống ( nắm vững bản chất hóa học của các hiện tượng hóa học )
Có khả năng nhận thức vấn đề nhanh, rõ ràng và khả năng sử dụng phương pháp phán đoán mới : quy nạp, diễn dịch, loại suy,…
Biết cách xác định con đường ngắn nhất, tốt nhất và độc đáo để đạt được mục tiêu là rất quan trọng Đồng thời, khả năng diễn đạt ý tưởng một cách ngắn gọn và chính xác cũng đóng vai trò then chốt trong việc truyền đạt thông điệp hiệu quả.
Có năng lực thực hành tốt trong lĩnh vực hóa học bao gồm kỹ năng tiến hành thí nghiệm, khả năng nhận xét hiện tượng và phân tích kết quả để rút ra kiến thức Người có năng lực này biết đưa ra dự đoán, lý luận và giải thích cho các hiện tượng xảy ra trong thực tế, đồng thời sử dụng thực nghiệm để kiểm chứng các lý thuyết đã học.
Học sinh cần phát triển khả năng quan sát và nhận thức để nhận xét các hiện tượng tự nhiên Phẩm chất này được hình thành từ năng lực quan sát sắc sảo, khả năng mô tả và giải thích các quá trình hóa học, cùng với năng lực thực hành trong học tập.
Có khả năng vận dụng linh hoạt, sáng tạo kiến thức, kĩ năng đã có để giải quyết các vấn đề, tình huống
8 Đây là phẩm chất cao nhất cần có ở một HSG
Với niềm đam mê mãnh liệt dành cho môn Hóa học, tôi luôn kiên trì và bền bỉ trong việc học tập và nghiên cứu suốt thời gian dài Tôi cũng ý thức rõ ràng về việc tự học và tự hoàn thiện kiến thức của bản thân.
Có kiến thức văn hóa nền tảng : Kiến thức các bộ môn bổ trợ như toán học, vật lí, sinh học, ngoại ngữ, tin học,…
Bài viết này phân tích xu hướng phát triển bài tập hóa học trong giai đoạn đổi mới, đặc biệt là sự thay đổi sách giáo khoa năm 2020, với mục tiêu nâng cao khả năng học tập của học sinh để tham gia các kỳ thi học sinh giỏi Tôi đã tiến hành phân tích các đề thi học sinh giỏi qua nhiều năm và từ nhiều địa phương để xác định kiến thức cần bồi dưỡng, giúp học sinh nắm vững và mở rộng hiểu biết Đồng thời, tôi cũng xây dựng hệ thống bài tập nhằm rèn luyện khả năng tư duy và ứng dụng lý thuyết trong việc giải quyết bài tập hóa học Nội dung chi tiết sẽ được trình bày trong chương tiếp theo.
1.2.1.2 Mục tiêu của việc bồi dưỡng HSG :
Theo các tài liệu thì mục tiêu của việc bồi dưỡng HSG là :
+ Phát triển phương pháp suy nghĩ ở trình độ cao phù hợp với khả năng trí tuệ của HS
+ Thúc đẩy đông cơ học tập
+ Bồi dưỡng sự lao động, làm việc sáng tạo
+ Phát triển các kĩ năng, phương pháp và thái độ tự học suốt đời
+ Nâng cao ý thức và khát vọng tuổi trẻ về sự tự chịu trách nhiệm
+ Khuyến khích sự phát triển về lương tâm và ý thức trách nhiệm trong đóng góp xã hội
+ Hình thành, rèn luyện và phát triển khả năng nghiên cứu khoa học
+ Tạo điều kiện tốt nhất để phát triển khả năng, năng khiếu của HS
+ Hình thành, rèn luyện và phát triển khả năng giao tiếp, ứng xử mọi tình huống xảy ra
1.2.2 Khái niệm bài tập hóa học cho học sinh giỏi :
HSGHH là những học sinh có năng lực nổi trội trong lĩnh vực hóa học, thể hiện qua khả năng hoàn thành xuất sắc các hoạt động trí tuệ và sáng tạo Họ sở hữu kiến thức hóa học cơ bản vững vàng và chuyên sâu, biết vận dụng linh hoạt trong mọi tình huống Ngoài ra, HSGHH còn có khả năng tư duy khái quát, sáng tạo, cùng với kỹ năng thực nghiệm thành thạo và năng lực nghiên cứu khoa học hóa học.
Yêu cầu khi xây dựng bài tập hóa học bồi dưỡng học sinh giỏi
Khi xây dựng hệ thống bài tập về ứng dụng đồ thị trong bồi dưỡng HSG Hóa học THCS, tôi dựa vào các nguyên tắc sau :
1.3.1.1 Hệ thống bài tập phải đảm bảo tính chính xác, khoa học
Khi xây dựng bài tập hóa học, cần đảm bảo tính chính xác về kiến thức và đầy đủ các dữ kiện cần thiết, tránh tình trạng thừa hoặc thiếu thông tin Các bài tập cũng phải được diễn đạt một cách rõ ràng, không mắc sai lầm hay thiếu chính xác trong nội dung, đảm bảo tính logic Do đó, giáo viên cần trình bày bài tập một cách logic, chính xác và tuân thủ các nguyên tắc khoa học.
1.3.1.2 Hệ thống bài tập phải đảm bảo tính hệ thống, tính đa dạng
Vận dụng quan điểm hệ thống và cấu trúc là rất quan trọng trong việc xây dựng bài tập cho học sinh Đầu tiên, chúng tôi xác định rõ từng bài tập, đảm bảo mỗi bài tập đều tương ứng với mục tiêu học tập cụ thể.
Để phát triển kỹ năng toàn diện cho học sinh giỏi hóa học, cần có một hệ thống bài tập đa dạng, mỗi bài tập tập trung vào một kỹ năng cụ thể Việc này giúp học sinh không chỉ nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng cần thiết để đạt thành tích cao trong môn hóa học.
Hệ thống bài tập cần được thiết kế đa dạng và phong phú để hỗ trợ hiệu quả trong việc phát triển các kỹ năng cụ thể và chuyên biệt Sự đa dạng này không chỉ giúp người học tiếp cận nhiều phương pháp mà còn nâng cao khả năng hình thành và rèn luyện kỹ năng một cách hiệu quả.
1.3.1.3 Hệ thống bài tập phải đảm bảo tính vừa sức
Bài tập cần được thiết kế theo trình tự từ dễ đến khó, bắt đầu với những bài tập vận dụng đơn giản, tiếp theo là các bài tập phức tạp hơn và cuối cùng là những bài tập yêu cầu tư duy sáng tạo Tuy nhiên, các bài tập đơn giản này vẫn phải phù hợp với học sinh khá – giỏi, không phải là bài tập dành cho học sinh đại trà.
1.3.2 Quy trình xây dựng bài tập hóa học bổi dưỡng học sinh giỏi [ 15 ] Bước 1 : Xác định mục đích của hệ thống bài tập
Mục tiêu của việc phát triển hệ thống bài tập là cung cấp các bài tập có thể sử dụng đồ thị để giải quyết, nhằm nâng cao năng lực cho học sinh khá, giỏi trong môn hóa học ở bậc trung học cơ sở.
Bước 2 : Xác định nội dung hệ thống bài tập
Nội dung của hệ thống bài tập phải bao quát được kiến thức có thể sử dụng đồ thị trong chương trình hóa học THCS, gồm :
Bước 3 : Xác định loại bài tập, kiểu bài tập
Bài viết này tập trung vào việc áp dụng phương pháp đồ thị trong các bài tập định tính trong chương trình hóa học THCS Mỗi loại bài tập được phân chia thành các chuyên đề và dạng bài tương ứng, giúp học sinh dễ dàng tiếp cận và hiểu sâu hơn về kiến thức hóa học.
Bước 4 : Thu thập thông tin để xây dựng hệ thống bài tập
Dựa vào chuẩn kiến thức, kĩ năng đối với học sinh khá – giỏi : vận dụng và vận dụng ở mức độ cao ( phân tích, đánh giá, sáng tạo )
Dựa vào các phẩm chất, năng lực của học sinh khá – giỏi ( 1.2.1.2 )
Tham khảo các đề thi HSG lớp 9 và thi vào 10 chuyên
Bước 5 : Tiến hành xây dựng hệ thống bài tập
Soạn từng loại bài tập
Xây dựng phương pháp giải quyết bài tập
Sắp xếp các bài tập thành các chuyên đề như đã xác định
Trong chương 1, tôi đã trình bày những khái niệm cơ bản và cơ sở lý luận cần thiết, tạo nền tảng cho chương 2 về việc áp dụng phương pháp dạy học bằng đồ thị Nội dung của chương 1 bao gồm các yếu tố quan trọng giúp hiểu rõ hơn về phương pháp này.
Khái niệm bài tập hóa học, bài toán Hóa học, vai trò, ý nghĩa, cách phân loại xu hướng phát triển của BTHHs
Khái niệm học sinh giỏi, bài tập hóa học cho học sinh giỏi; những phẩm chất và năng lực cần có của HSG môn hóa học THCS
Cơ sở xây dựng hệ thống bài tập về đò thị nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học THCS
Dựa trên những nội dung đã nêu, tôi tiến hành nghiên cứu và xây dựng một hệ thống bài tập sử dụng đồ thị, bao gồm các phản ứng như XO2 tác dụng với dung dịch M(OH)2 và AOH, OH- tác dụng với dung dịch H+, Al3+, Zn2+, cùng với H+ tác dụng với dung dịch chứa H+ và AlO2− Mục tiêu là nhằm nâng cao kiến thức cho học sinh khá giỏi trong môn hóa học cấp trung học cơ sở.
BÀI TẬP ÁP DỤNG PPDH BẰNG ĐỒ THỊ DẠY HỌC
2.1.1 Bản chất của phản ứng hóa học :
2.1.1.1 CO 2 ( SO 2 ) tác dụng với bazơ :
Khi sục khí CO2 (hoặc SO2) vào dung dịch kiềm, muối tạo thành có thể là muối trung hòa, muối axit hoặc hỗn hợp hai muối Bản chất của quá trình tạo muối phụ thuộc vào tỷ lệ T = n𝑂𝐻 − : n𝐶𝑂2, không phụ thuộc vào hóa trị của kim loại Quá trình phản ứng diễn ra qua hai giai đoạn.
Giai đoạn 1 : Chuyển kiềm thành muối trung hòa ( = CO3, = SO3 )
Giai đoạn 2 : Chuyển kiềm thành muối trung hòa ( -HCO3, -HSO3 )
Ví dụ : Sục khí CO2 vào dung dịch kiềm XOH
Trong đó : X – kim loại, không phân biệt hóa trị kim loại
Phản ứng xảy ra như sau :
Muối trung hòa được tạo ra trước và tăng dần đến cực đại :
CO2 + 2XOH → X2CO3 + H2O ( 1 ) Nếu sau phản ứng ( 1 ) lượng CO2 còn dư thì tiếp tục xảy ra phản ứng :
CO2 + H2O + X2CO3 → XHCO3 ( 1 ’ ) Nếu toàn bộ lượng muối X2CO3 đã chuyển hết thành XHCO3 thì tổng hợp
Để giải quyết bài toán một cách đơn giản, nếu chỉ tạo ra muối trung hòa, ta sử dụng phương trình hóa học (PTHH) (1) Nếu chỉ tạo ra muối axit, ta áp dụng PTHH (2) Trong trường hợp tạo ra cả hai loại muối, cần viết và tính toán theo cả hai PTHH (1,2).
Để giải quyết bài toán liên quan đến phản ứng chuyển hóa giữa muối trung hòa và muối axit, cần lưu ý hai tính chất quan trọng nhằm tránh nhầm lẫn.
Muối axit + kiềm → Muối trung hòa + nước
Ví dụ : NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O
Ca (HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3 ↓ + 2H2O
Muối trung hòa + axit tương ứng → muối axit
Ví dụ : CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2
Như vậy, sau phản ứng nếu có muối trung hòa thì không dư oxit axit và nếu có muối axit thì không dư kiềm
Phương pháp xác định muối : Đặt T = n OH−( trong kiềm ) n CO2 ; theo các phản ứng ( 1, 2 ) ta có kết quả :
Nếu T ≥ 2 : Phản ứng tạo muối trung hòa ( dư kiềm khi T > 2 )
Nếu 1 ˂ T ˂ 2 : Phản ứng tạo 2 muối ( kiềm và oxit axit đều hết )
Nếu T ≤ 1 : Phản ứng tạo muối axit ( dư oxit axit khi T ˂ 1 )
2.1.1.2 OH - tác dụng với dung dịch H + , Al 3+ , Zn 2+
Khi cho từ từ dung dịch bazơ vào dung dịch muối nhôm ( Al 3+ ) thì phản ứng hóa học xảy ra như sau :
Al 3+ + 3OH - → Al(OH) 3 − ( 1 ) Nếu bazơ dư :
Khi cho từ từ dung dịch bazơ chứa OH- vào dung dịch muối nhôm chứa Al3+, phản ứng xảy ra sẽ tạo thành Al(OH)4- Hiện tượng quan sát được trong quá trình này là sự thay đổi màu sắc và độ trong của dung dịch.
15 đầu xuất hiện kết tủa trắng ( dung dịch đục ), sau đó kết tủa tan dần trong dung dịch bazơ tạo dung dịch trong suốt ”
Lưu ý : Al(OH)3 không tan trong dung dịch NH3(NH4OH)
Muốn xác định sau khi cho a mol OH - vào dung dịch chứa b mol Al 3+ ta thu được chất nào thì ta xét tỉ lệ mol giữa OH - và Al 3+
Gọi t là tỉ lệ mol giữa OH - và Al 3+ t = n OH− n Al3+
Phản ứmg xảy ra như sau :
Ta có sơ đồ sau :
2.2.1 CHUYÊN ĐỀ 1 : XO 2 TÁC DỤNG VỚI KIỀM
2.2.1.1 Dạng 1 :XO 2 tác dụng với dung dịch M(OH) 2 a Dáng của đồ thị :
Khi sục XO2 vào dung dịch chứa a mol M(OH)2 thì đầu tiên xảy ra phản ứng :
Lượng kết tủa tăng dần
Số mol kết tủa bằng số mol XO2
Số mol kểt tủa max = a ( mol )
→ Đồ thị của phản ứng trên là :
Khi lượng XO2 bắt đầu dư thì lượng kết tủa tan ra theo phản ứng :
Lượng kết tủa giảm dần đến 0 ( mol )
Đồ thị đi xuống một cách đối xứng b Nhận xét : a 2a 0 a n CO2 n CaCO3 a 2a 0 a n CO2 n CaCO3
Dạng của đồ thị : Hình chữ V ngược đối xứng
Tọa độ các điểm quan trọng :
+ Điểm cực đại ( kết tủa cực đại ) : ( a, a ) (a là số mol của M(OH)2 ) → kết tủa cực đại là a mol
Tỉ lệ trong đồ thị : 1:1
Bài 1 : Sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị như hình bên a Nêu hiện tượng của phản ứng b Tính giá trị của a và b ?
Dựa vào đồ thị, phương trình hóa học → số mol của CO2 → a
Dựa vào đồ thị biểu diễn → b a b 0
+ Ban đầu dung dịch bị vẩn đục với lượng kết tủa tăng dần đến cực đại
Sau một thời gian, lượng kết tủa sẽ dần tan và dung dịch trở nên trong suốt Để đạt được kết tủa tối đa, cần phải có số mol CO2 và Ca(OH)2 ở mức vừa đủ.
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O 0,2 ( mol ) ← 0,2 ( mol )
Do kết tủa tan nên b là điểm cực tiểu :
Bài 2 : Hấp thụ hết V lít CO2ở đktc vào 4 lít dung dịch Ca(OH)2 0,05M thu được 15 gam kết tủa Tính giá trị của V ?
Từ giả thuyết → n Ca(OH) 2 → n CaCO 3 max
Dựa vào đồ thị → điểm cực tiểu → V
Gọi x, y lần lượt là giá trị của đồ thị
Theo giả thuyết, ta có : n Ca(OH) 2 = 0,2 ( mol )
Điểm cực tiểu của đồ thị là :
Từ đồ thị, ta có : x = 0,15 ( mol ) → V = 3, 36 ( lít )
Bài 3 : Cho 20 lít hỗn hợp khí A gồm N2 và CO2 ở đktc vào 2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,2M thì thu được 10 gam kết tủa Tính phần trăm thể tích của CO2 trong hỗn hợp A ?
Từ đề bài → n 𝐶𝑎(OH) 2 → n 𝐶𝑎CO 3 max
Vẽ đồ thị biểu diễn các giá trị
Theo giả thuyết, ta có : n 𝐶𝑎(OH) 2 = 0, 4 ( mol )
Tương tự, theo giả thuyết, ta có : n 𝐶𝑎CO 3 = 0,1 ( mol )
Ta có đồ thị sau :
Bài 4 : Hấp thụ hoàn toàn 26,88 lít CO2 ( đktc ) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2 a mol/ l thu được 157,6 gam kết tủa Tính giá trị của a ?
Từ đề bài → n CO 2 , n BaCO 3 , n Ba(OH) 2 → Dựng đồ thị → Tính a y 0,8 0,4
Từ đề bài → n CO 2 = 1,2 ( mol ) n BaCO 3 = 0,8 ( mol ); n Ba(OH) 2 = 2,5a ( mol )
- Do đồ thị là tam giác cân → 2,5a – 0,8 = 1,2 – 2,5a
Bài 5 : Sục từ từ 0,6 mol CO2 vào V lít dung dịch Ba(OH)2 0,5M thu được 2x mol kết tủa Mặt khác khi sục 0,8 mol CO2 cũng vào V lít dung dịch Ba(OH)2
0,5M thì thu được x mol kết tủa Tính giá trị của x, V ?
Bài toán chia làm 2 TH
TH1 : Ứng với số 0,6 mol không phản ứng hòa tan kết tủa
TH2 : Ứng với 0,6 mol có phản ứng hòa tan kết tủa
Dễ dàng thấy số mol CO2 tăng từ 0,6→ 0,8 mol thì lượng kết tủa giảm
→ ứng với 0,8 mol CO2 sẽ có phản ứng hòa tan kết tủa
TH1 : Ứng với 0,6 mol không có phản ứng hòa tan kết tủa Đồ thị như sau:
Từ đồ thị, ta có thể thấy :
Từ ( 1 ), ( 2 ), ( 3 ) → Không có nghiệm phù hợp
TH2 : Ứng với 0,6 mol có phản ứng hòa tan kết tủa
Ta có đồ thị như sau :
Từ đồ thị ta có :
2.2.1.2 Dạng 2 : XO 2 phản ứng với dung dich gồm M(OH) 2 , AOH a Dáng của đồ thị :
Khi sục từ từ XO2 vào dung dịch chứa x mol AOH và y mol M(OH)2 thì xảy ra phản ứng :
M 2+ + 𝑋𝑂 3 2− → MXO3↓ ( 3 ) Trong đó : A, M - kim loại
Ta thấy : số mol của OH - = ( x + 2y ) → 𝑋𝑂 3 2− max = ( 0,5𝑥 + 𝑦 )
Từ đó ta có đồ thị biểu thị quan hệ giữa số mol XO3 2- và XO2 như sau :
Mặt khác : số mol M 2+ = y ( mol ) → số mol MXO3 ( max ) = y ( mol )
→ Số mol kết tủa max = y ( mol ) Đồ thị của phản ứng trên là : b Nhận xét :
Dáng của đồ thị : Hình thang cân x + 2y y + x y + 0,5x
Tọa độ có điểm quan trọng như sau :
+ Điểm cực đại ( kết tủa cực đại ):Gọi a là số mol của Ca(OH)2 → kết tủa cực đại là a mol
Tỉ lệ trong đồ thị : 1:1
Bài 1 : Sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch chứa 0,1 mol NaOH và 0,15 mol Ca(OH)2 Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị như hình dưới Giá trị x, y, z là bao nhiêu ?
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố → x, t
Dựa vào tính chất của hình thang cân → z
Theo giả thiết, ta có : 𝑛 𝐶𝑎 2+ = 0,15 mol
+ Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố :
𝑛 𝐶𝑎 2+ = 𝑛 𝐶𝑎𝐶𝑂 3𝑚𝑎𝑥 = 015 mol = x + Áp dụng bảo toàn nguyên tố :
Do đồ thì là hình thang cân → y = x = 0,15 mol
Dựa vào đồ thị ta có thể thấy : z – t = y
Bài 2 : Sục V lít CO2 ( đktc ) vào 200 ml dung dịch hỗn hợp KOH 0,05 M và Ba(OH)2 0,375M thu được 11,82 gam kết tủa Giá trị của V là bao nhiêu ?
Từ đề bài → 𝑛 𝐵𝑎(𝑂𝐻) 2 từ đó → x, y
Áp dụng bảo toàn nguyên tố → 𝑛 𝑂𝐻 −
Theo đề bài : n Ba(OH) 2 = C M V Ba(OH) 2 = 0,375 0,2 = 0, 075 ( mol ) n KOH = C M V KOH = 0,5 0,2 = 0,1 ( mol )
+ Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố : n OH − = 2n Ba(OH) 2 + n KOH = 2 0,075 + 0,1 = 0,25 ( mol )
Từ đồ thị, ta có : n Ba(CO 3 ) 2 = 0,06 ( mol ) = x
Bài 3 : Dẫn từ từ 4,928 lít CO2 ( đktc ) vào bình đựng 500 ml dung dịch X gồm Ca(OH)2 xM và NaOH yM thu được 29 gam kết tủa Mặt khác cũng dẫn 8,96 lít CO2 ( đktc ) vào 500 ml dung dịch X trên thì thu được 10 gam kết tủa Tính x, y ?
Dựa vào đề bài → n CO 2 , n OH − , n Ca 2+
Theo giả thuyết ta có : n CO 2 = 0, 22 mol ; n CO 2 = 0,4 mol
+ Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố : n OH − = n NaOH + 2n Ca(OH) 2 = 0,5y + 2.0,5.x = x + 0,5y n Ca 2+ = 0,5x Để kết tủa đạt cực đại : n Ca 2+ = 0,5x
Bài 4 : Khi sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol NaOH và b mol Ca(OH)2, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau :
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố
Để kết tủa đạt cực đại n Ca 2+ max → n Ca 2+ = 0,5 ( mol ) = b
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố : n OH − = n NaOH + n Ca(OH) 2 = a + 2b n OH − = 1,4 ( mol ) → a = 0,4 ( mol ) b = 0,5 ( mol )
Bài 5 : Cho V ( lít ) khí CO2 hấp thụ hoàn toàn bởi 200 ml dung dịch Ba(OH)2 0,5M và NaOH 1M Tính V để kết tủa thu được cực đại ?
Từ đề bài → n Ba(OH) 2 , n NaOH → n Ba 2+ , n OH −
Dựa vào đồ thị → n BaCO 3
+ Từ đồ thị, ta có : 𝑛 𝐵𝑎(𝑂𝐻) 2 = 0,1 ( mol )
+ Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có :
𝑛 𝑂𝐻 − = 2𝑛 𝐵𝑎(𝑂𝐻) 2 + 𝑛 𝑁𝑎𝑂𝐻 = 2.0,1 + 0,2 = 0,4 ( mol ) + Dựa vào đồ thị, ta thấy : 𝑛 𝐵𝑎𝐶𝑂 3 max = 0,1 ( mol )
+ Để kết tủa max thì số mol 𝐶𝑂 3 2− ≥ 0,1 mol Theo giả thuyết ta có đồ thị : + Theo đồ thị → x = 0,1
+ Để kết tủa lớn nhất thì : x ≤ CO2 ≤ y
2.2.2 CHUYÊN DỀ 2 : OH - TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH Al 3+ , Zn 2+
2.2.2.1 Dạng 1 : OH - tác dụng với dung dịch Al 3+ a Dáng của đồ thị : Cho từ từ dung dịch chứa NaOH vào dung dịch chứa a ( mol ) AlCl3 :
Al 3+ + 3OH - → Al(OH)3↓ Al(OH)3 + OH - → Al(OH)4 -
Đồ thị biểu diễn 2 phản ứng trên như sau :
Dáng của đồ thị : Tam giác không cân
Tọa độ các điểm quan trọng :
+ Điểm cực đại ( kết tủa cực đại ) : ( a, 3a ) [ a là số mol của Al 3+ ] → Kết tủa cực đại là a mol
Tỉ lệ trong đồ thị : ( 1: 3 ) và ( 1 : 1 )
* Chú ý : Khi thêm OH - vào dung dịch chứa x mol H + và a mol Al 3+ thì OH - phản ứng với H + trước → các phản ứng xảy ra theo thứ tự :
Al 3+ + 3OH - → Al(OH) 3 ↓ Al(OH) 3 + OH - → Al(OH) 4 -
+ Từ các phản ứng trên ta có dáng đồ thị của bài toán như sau : n OH- n Al(OH) 3
Bài 1 : Cho từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch Al(NO3)2 Kết quả thí nghiệm được biểu diễn ở đồ thị dưới đây Tính giá trị của a, b tương ứng ?
Từ đồ thị ta có thể thấy : a = 3n Al(OH) 3 = 3.0,3 = 0,9 ( mol ) b = a + 0,3 = 0,9 + 0,3 = 1,2 ( mol )
Bài 2 : Cho từ từ 2,2 lít dung dịch NaOH 0,5M vào 300 ml dung dịch AlCl3
1M phản ứng thu được x gam kết tủa Tính x ?
Dựa vào đề bài → n Al 3+ → kết tủa đạt cực đại, n NaOH
Dựng đồ thị → m kết tủa = x a b
Theo đề bài → n Al 3+ = 0,3 ( mol ) → kết tủa max = 0, 3 ( mol ) n NaOH = 1,1 ( mol )
Từ đồ thị → a = 1,2 – 1,1 = 0,1 ( mol ) → m kết tủa = 7,8 ( gam )
Bài 3 : Cho 200 ml dung dịch AlCl3 1,5M phản ứng với V lít dung dịch NaOH 0,5M thu được 15,6 gam kết tủa Tính V ?
Từ đề bài → n Al 3+ → kết tủa đạt cực đại
Theo đề bài → n Al 3+ = 0,3 ( mol ) → kết tủa max = 0, 3 ( mol ) j
Từ đồ thị → a = 0,15.3 = 0,45 ( mol ) → V = x = 1,2 ( lít )
Bài 4 : Cho 800 ml dung dịch KOH x mol/l phản ứng với 500 ml dung dịch
Al2(SO4)3 0,4M đến phản ứng hoàn toàn thu được 11,7g kết tủa Tính x ?
Từ đề bài → n Al 3+ → kết tủa đạt cực đại
Theo đề bài → n Al 3+ = 0, 4 ( mol ) → kết tủa max = 0, 4 ( mol ) b 1,2 a 0,9 0
Từ đồ thị, ta có : a = 0,15.3 = 0,45 → x = 0,5625M
Bài 5 : Cho từ từ V ml dung dịch NaOH 1M vào 200ml dung dịch gồm HCl
0,5M và Al2(SO4)3 0,25M Đồ thị biểu diễn khối lượng kết tủa theo V như hình dưới Giá trị tương ứng của a,b là ? n OH- b 1,6 a 1,2 0
Từ đề bài, ta có :
Để kết tủa đạt cực đại :
Từ đồ thị, ta có : n OH − = n H + + 3n Al 3+ = 0,1 + 3.0,1= 0,4 ( mol )
2.2.2.2 Dạng 2 : OH - tác dụng với dung dịch Zn 2+ a Dáng của đồ thị :
+ Cho từ từ dung dịch chứa OH - vào dung dịch a mol Zn 2+ ta có phản ứng xảy ra:
Zn(OH)2 + 2OH - → Zn(OH)4 2- [ hoặc ZnO2 2- + 2H2O ]
+ Đồ thị biểu diễn hai phản ứng trên như sau :
+ Tương tự khi cho từ từ dung dịch chứa OH - vào dung dịch chứa x mol H + và a mol Zn 2+ ta có đồ thị sau :
+ Cho từ từ dung dịch chứa H + vào dung dịch chứa a mol ZnO2 2- ta có phản ứng xảy ra :
Zn 2+ + 2OH - → Zn(OH)2↓ Zn(OH)2 + 2H + → Zn 2+ + 2H2O n OH- n Zn(OH) 2
+ Đồ thị biểu diễn hai phản ứng trên như sau :
+ Tương tự khi cho từ từ dung dịch chứa H + vào dung dịch chứa x mol OH - và a mol Zn2 2- ta co đồ thị sau : b Nhận xét :
Hình dáng của đồ thị : Tam giác cân
Tọa độ các điểm quan trọng :
+ Điểm cực đại ( kết tủa cực đại ) : ( 2a, a ) [a là số mol của Zn 2+ ] → kết tủa cực đại là a mol
Tỉ lệ trong đồ thị : ( 2 : 1 )
Bài 1 : Cho từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch ZnSO4 Kết quả thí nghiệm được biểu diễn ở đồ thị dưới đây
Dựa vào tỉ lệ đồ thị
Dựa vào tỉ lệ đồ thị và đồ thị phần lý thuyết, ta có thể thấy : a = 4a = 0,12.4 = 0,48 ( mol ) n OH - n Zn(OH) 2
Bài 2 : Cho từ từ dung dịch chứa x mol NaOH vào 300 ml dung dịch ZnSO4
1,5M thu được 19,8 gam kết tủa Tính giá trị của x là bao nhiêu ?
Từ đề bài → n Zn 2+ → kết tủa cực đại, n Zn(OH) 2
Ta có : n Zn 2+ = 0,45 ( mol ) → kết tủa cực đại = 0,45 ( mol ) n Zn(OH) 2 = 0,2 ( mol )
Bài 3 : Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch gồm a mol HCl và b mol ZnSO4 Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên sơ đồ sau :
Gọi kết tủa đạt cực đại = b ( mol )
Tính giá trị của x, b → tỉ lệ a : b
Gọi b là số mol kết tủa đạt cực đại n OH-
Bài 4 : Hòa tan hết m gam ZnSO4 vào nước được dung dịch X Nếu cho 110 ml dung dịch KOH 2M vào X thì được 3a mol kết tủa Mặt khác, nếu cho 140 ml dung dịch KOH 2M vào X thì thu được 2a mol kết tủa Tính m ?
Chia 2 TH, dựa vào dữ liệu đề bài cho vẽ đồ thị
Gọi x là số mol kết tủa cực đại Số mol KOH lần lượt là 0,22 mol và 0,28 mol
Vì khi tăng KOH số mol kế tủa giảm nên ứng với 0,28 mol KOH có phản ứng hòa tan kết tủa
TH1 : Ứng với 0,22 mol KOH không có phản ứng hòa tan kết tủa n OH- 0,4 + 4b
Từ đồ thị suy ra : 2.3a = 0,22 a = 11
TH2 : Ứng với 0,22 mol KOH có phản ứng hòa tan kết tủa n OH- 0,28 4x
2.2.3 CHUYÊN ĐỀ 3 : H + PHẢN ỨNG VỚI DUNG DỊCH CHỨA H + ,
+ Cho từ từ dung dịch chứa H + vào dung dịch chứa a mol AlO2 - ta có phản ứng xảy ra :
H + + AlO2 - + H2O → Al(OH)3↓ Al(OH)3 +3H + → Al 3+ + 3H2O + Đồ thị biểu diễn hai phản ứng trên như sau : n OH- 0,28 4x
BM = 1 1 ; BM BC = 3 1 ; BM BC = 3 1
Dáng của đồ thị : Tam giác không cân
Tọa độ các điểm quan trọng :
+ Điểm cực đại ( kết tủa cực đại ) : ( a, a ) [ a là số mol của Al 3+ ] → kết tủa cực đại là a mol
Tỉ lệ trong đồ thị : ( 1: 1 ) và ( 1: 3 ) n H+ n Al(OH) 3
Chú ý : Khi thêm H + vào dung dịch chứa OH - vào AlO 2 - thì H + phản ứng với
OH - trước sau đó H + mới phản ưng với AlO 2 - Đồ thị của bài toán sẽ có dạng :
Bài 1 : Cho từ từ dung dịch HCl đến dư vào dung dịch NaAlO2 Kết quả thí nghiệm được biểu diễn ở đồ thị dưới đây Tính giá trị của a, b tương ứng ? a + x 4a + x a n H+ n Al(OH) 3
Dựa vào tỉ lệ đồ thị
+ Từ đồ thị, ta có tỉ lệ trong đồ thị : 1 : 1
Bài 2 : Hòa tan vừa hết m gam Al vào dung dịch NaOH được dung dịch X và
3,36 lít H2 ( đktc ) Rót từ từ đến hết V lít dung dịch HCl 0,2M vào X thì thu được 5,46 gam kết tủa Tính m và V ?
Từ đồ thị và tỉ lệ → a = 0,07 → V = 0,35 ( lít ) = 350 ml b = 0,1 + 3( 0,1 – 0,07 ) = 0,19 → V = 0,95 ( lít ) = 950 ml
