Đi sâu nghiên cứu về cơ sơ lý thuyết và phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm bằng phương trình ion rút gọn. Giúp HS vận dụng tốt và giải nhanh nhiều bài tập trắc nghiệm trong ôn thi CĐ - ĐH.
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC
TRƯỜNG THPT BÌNH SƠN
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
“SỬ DỤNG PHƯƠNG TRÌNH ION RÚT GỌN ĐỂ GIẢI
NHANH BÀI TẬP HÓA HỌC 11”
Người viết: Tô Quốc Kim
Tổ: Hoá - Sinh
NĂM HỌC: 2012 - 2013
Trang 2PHẦN 1: MỞ ĐẦU
I.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong học tập hoá học, việc giải bài tập có một ý nghĩa rất quan trọng Ngoài việcrèn luyện kỹ năng vận dụng, đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động;bài tập hoá học còn được dùng để ôn tập, rèn luyện một số kỹ năng về hoá học Thôngqua giải bài tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thông minh, sáng tạo, bồidưỡng hứng thú trong học tập
Việc lựa chọn phương pháp thích hợp để giải bài tập lại càng có ý nghĩa quantrọng hơn Mỗi bài tập có thể có nhiều phương pháp giải khác nhau Nếu biết lựa chọnphương pháp hợp lý, sẽ giúp học sinh nắm vững hơn bản chất của các hiện tượng hoáhọc
Qua quá trình giảng dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi tôi đã tích luỹ được một số phươngpháp giải bài tập hoá học Việc sử dung phương trình ion rút gọn để giải nhanh bài toánhóa học đã tỏ ra có nhiều ưu điểm, đặc biệt là khi các kỳ thi ngày nay đã chuyển đổisang hình thức thi TNKQ Khi đó, học sinh tiết kiệm được rất nhiều thời gian tính toán
II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI:
Đi sâu nghiên cứu về cơ sơ lý thuyết và phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm bằng phương trình ion rút gọn Giúp HS vận dụng tốt và giải nhanh nhiều bài tập trắc nghiệm trong ôn thi CĐ - ĐH
III NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI:
1.Nghiên cứu cơ sở lý luận, thực tiễn của đề tài
2.Phân loại và đưa ra các phương pháp tổng quát giải nhanh các dạng bài tập áp dụng phương trình ion rút gọn
Trang 33.Xây dựng một số bài tập tiêu biểu ở các dạng khác nhau, phân tích, đưa ra phương pháp giải nhanh và những tình huống sai lầm HS hay mắc phải.
4.Thực nghiệm: Nhằm kiểm tra đánh giá hiệu quả của việc áp dụng phương pháp vào thực tế giảng dạy ở trường phổ thông
IV.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.Nghiên cứu lý luận:
-Nghiên cứu tầm quan trọng của PPGN trong quá trình làm bài tập TNKQ Đặc biệt
là các bài tập trong đề thi CĐ - ĐH
-Nghiên cứu tài liệu ( sách ,báo, tạp chí, đề thi CĐ-ĐH,đề thi HSG,…) về các phương pháp giải nhanh BTTN áp dụng pt ion rút gọn để đưa ra nội dung của đề tài
2.Nghiên cứu thực tiễn
- Qua trao đổi, học hỏi kinh nghiệmcủa đồng nghiệp và thực tế giảng dạy ở trường phổ thông
3 Thực nghiệm sư phạm: - Kiểm tra, đánh giá kết quả việc áp dụng PPGN
Trang 4
- Phương pháp giải nhanh giúp HS có hướng tư duy đúng đi đến lời giải nhanh cho kết quả chính xác.
-Với một bài toán hóa học có thể có nhiều cách giải Nhưng chỉ có cách giải ngắn gọn, đúng hướng, mất ít thời gian và cho kết quả đúng thì đó mới là áp dụng đúng phương pháp giải nhanh
2.Sử dụng phương trình ion rút gọn giúp học sinh giải nhanh nhiều bài tập hoá học cónhững phản ứng xẩy ra trong dung dịch
Phương pháp giải nhanh bằng phương trình ion rút gọn được rút ra từ bản chất của phản ứng xẩy ra trong dung dịch.Vì thực chất của phản ứng xẩy ra trong dung dịch là phản ứng giữa các ion
Trong nhiều bài toán có sự tham gia phản ứng của nhiều chất Khi đó có nhiều phản ứng xẩy ra dưới dạng phân tử nhưng thực chất vẫn chỉ có một phương trình ion.Vì vậy đáng lẽ HS viết nhiều phương trình thì bây giờ HS chỉ viết số ít phương trình ion rút gọn Do đó kết quả tính toán cũng được thu gọn lại
- Giải bài toán hoá học bằng phương trình ion rút gọn tránh được nhiều sai lầm so vớikhi giải toán bằng pt phân tử
- Khi HS giải toán bằng phương trình phân tử thì số lượng ptpư thường nhiều HS hayviết thiếu các ptpư hoặc sai ptpư Do đó dẫn đến nhầm lẫn và tìm ra kết quả sai cho bài toán
Trang 5- Nhiều bài toán nếu giải bằng phương trình phân tử thì số lượng pư nhiều, phức tạp thậm chí có những bài toán không giải được bằng pt phân tử.Khi sử dụng pt ion rút gọn thì dễ dàng giải nhanh
II-PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH CÁC BÀI TOÁN
BẰNG PHƯƠNG TRÌNH ION RÚT GỌN XẢY RA TRONG DUNG DỊCH II.1 Nội dung phương pháp
- Phương trình ion rút gọn cho biết bản chất của phản ứng đồng thời giúp giải nhanh, gọn nhiều bài tập trắc nghiệm
- Trong phản ứng dạng ion rút gọn: Chất điện li mạnh phải viết dạng ion, chất điện
li yếu, chất khí, nước…ở dạng phân tử
II.2 Phạm vi áp dụng
Giúp giải nhanh bài toán có nhiều phản ứng nhưng có cùng bản chất như phản ứngoxi hoá - khử, phản ứng axít – bazơ, phản ứng trao đổi ion
III Phản ứng axít – bazơ
1-Bài toán các axít mạnh + các bazơ mạnh
Bài toán: Cho hỗn hợp axít V1(l) dd( H 2 SO 4 aM, HCl bM , HBr cM,…)vào V2(l) dd (NaOH nM , Ba(OH) 2 pM, KOH kM,…) dd A có pH= h và m gam kết tủa
Điều quan trọng cần lưu ý là:
- Phương trình ion rút gọn: H OH H O2
- Ta luôn có: n H pu n OH pu
Cách giải: Khi biết n H bd và n OH bd xem n H hay n OH dư pH
- Khi biết n H hoặc n OH n H hoặc n OH V hay C M
- Khi biết pH sau khi trộn H + hoặc OH - dư các yêu cầu bài toán (Chú ý:
-n Hpu n OHpu 0,1.2V+0,3V = 0,05 V = 0,1 lít Chọn B
Ví dụ : Trộn 100 ml dd (Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1M) với 400 ml dd (H2SO4
0,0375M và HCl 0,0125M) được dd X Giá trị pH của dd X là
Trang 6Nhận xét: Quan trọng HS nhận ra có pư ion nào xẩy ra, pH sau pư < 7 Dư axít
2 Bài toán CO 2 , SO 2 + dd kiềm (NaOH, Ca(OH) 2 …)
1 Tổng quan về bài toán XO2 (CO2, SO2) tác dụng với dung dịch kiềm
Bản chất của phản ứng giữa XO2 với dung dịch kiềm (NaOH, Ba(OH)2, …) là phảnứng giữa XO2 và OH, do đó nếu dung dịch ban đầu có nhiều bazơ thì không nên viết các phương trình phân tử mà viết phương trình phản ứng dưới dạng ion rút gọn:
n t n
(XO , HXO , XO ) khi biết
số mol của 2 trong 3 chất
Điểm khác biệt giữa SO2 và CO2 là SO2 có tính khử (làm mất màu dung dịch Br2 hoặc KMnO4)
Trang 7 Khi bài toán cho cả 2 oxit axit CO2 và SO2 thì gọi chung là XO2 để lập phương trình và tính toán cho gọn.
mCác muối = mcation + manion (tạo muối)
Bài toán: Cho x (mol) khí (CO2, SO2)(đktc) + dd kiềm chứa V(l)dd(NaOH aM,
Ca(OH)2 bM…) Thu được m (g) kết tủa
Điều quạn trọng để giải nhanh bài tập này, HS phải giải bằng pt ion rút gọn
và phải nắm được thủ thuật sau
a Một số lưu ý và phương pháp giải
- Không nên viết PTPƯ
Lập tỷ lệ
2
OH CO
n n
1 Chỉ tạo HCO3- n HCO3- = nCO2 = x
1 2 Tạo cả hai muối (HCO3-, CO32-)
Số mol CO32- = nOH- - nCO2 , dựa vào nCa2+ m (g) kết tủa
b.Bài toán minh hoạ
Ví dụ 1: Cho 0,225 mol CO2 vào 500ml dd NaOH 0,1M và Ca(OH)2 0,5M được m(g) Giá trị của m là
0,2 < 0,25 0,2 (mol) mCaCO3 = 0,2.100= 20 gam Sai
- Chỗ sai của HS này là đã bỏ qua pư : Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + 2NaOH
Phương pháp giải nhanh: nOH-/ nCO2= 0,5(0,1 + 0,5.2) : 0,225 = 2,44
Trang 8-Nếu HS giải bằng pt phân tử sẽ dẫn đến tình huống sai là :
+ Khó khăn trong viết PTPƯ, không kiểm soát được các pứ:
n n
Chỉ tạo CO3 0,3 0,6
n n
Trang 9Dư 0,2 0,2
Rút kinh nghiệm: Quạn trọng trong bài toán dạng này HS cần biết quy đổi 2 khí
(SO2, CO2) Một khí XO2 ( TínhM XO2), viết pt ion tổng quát Tính mBaXO3
Dạng3 Bài toán muối CO 3 2- tác dụng với H +
Bài toán 1: Cho từ từ dung dịch HCl, HBr, NaHSO4,… vào dung dịch (M2CO3, MHCO3,…) Sau pư thu được sản phẩm thoả mãn một tính chất nào đó ví dụ như: 1/ Dung dịch A thu được không có khí
2/ Dung dịch A thu được + BaCl2 -> Kết tủa
3 / Dung dịch A tác dụng được với kiềm
4/Dung dịch A thu được và khí Cho A+ ddBa(OH)2 hoặc Ca(OH)2
- Yêu cầu: Biết 2/3 đại lượng -> Tính được đại lượng còn lại (V khí, CM muối, CMaxít, m kết tủa)
1/ Dung dịch A thu được không có khí -> Chỉ có (1)
2/ Dung dịch A thu được + BaCl2 -> Kết tủa Chỉ có (1)
3/ Dung dịch A tác dụng được với kiềm -> Có cả (1,2)
4/ Dung dịch A thu được và khí Cho A+ ddBa(OH)2 hoặc Ca(OH)2 Có cả (1,2) Chúng ta phải dựa vào tính chất theo đề bài để kiểm soát mức độ của phản ứng
Bài toán 2 Cho dung dịch (M2CO3, MHCO3,…) từ từ dung dịch HCl, HBr,
NaHSO4,… vào Sau pư thu được sản phẩm thoả mãn một tính chất nào đó
- Yêu cầu: Biết 2/3 đại lượng -> Tính được đại lượng còn lại (V khí, CM muối, CMaxít, m kết tủa)
Phương pháp
- Nhận định đúng về bản chất của phương trình phản ứng khi cho H+ từ từ vào CO3 Cho từ từ CO32- vào H+: CO32- + 2H+ CO2 + H2O (1)
2-Rút kinh nghiệm: -Bài toán Axít + Muối cácbonát cần chú ý đến thư tự pư Nên
viết pt dưới dạng pt ion rút gọn để giải nhanh Phương pháp này cho phép giải nhanhnhiều bài tập cùng dạng có sự tham gia của nhiều muối và nhiều axít
-Muối NaHSO4 có vai trò như một axít mạnh một nấc
Bài toán minh hoạ:
Ví dụ 1 Cho từ từ dd (0,5mol HCl và 0,3 mol NaHSO4) vào dd chứa (0,6 mol NaHCO3
và 0,3 mol K2CO3) được dd X và V lít CO2 (đktc) Thêm Ba(OH)2 dư vào dd X thấy tạo thành m (g) kết tủa Giá trị của V và m lần lượt là
0,9 < (0,8- 0,3) 0,5 (mol)
Trang 10Có thể giải bài toán này bằng pt phân tử hoặc pt ion.Cả 2 cách đều cho kết qua với tốc
độ như nhau.Tuy nhiên với ví dụ 3 này nếu viết pt dưới dạng phân tử thi số pt nhiều, khó kiểm soát.Do đó việc tìm ra đáp án rất khó khăn và mất nhiều thời gian
Còn giải bằng pt ion rút gọn thì trở nên hết sức nhanh chóng
Ví dụ 3.Trộn 100 ml dd (KHCO3 2M; K2CO3 1M) với 100 ml ddY (H2SO4 1M, HCl 1M) được V lít khí CO2 (đktc) + dd Z Cho Ba(OH)2 dư vào dd Z thì thu được m (g) kết tủa Giá trị của V và m lần lượt là
A.4,48 lít và 19,7 gam B 4,48 lít và 23,3 gam
C 2,24 lít và 43 gam D 4,48 lít và 43 gam
Phương pháp giải nhanh:
CO32- + H+ HCO3-; HCO3- + H+ CO2 + H2O
0,1 0,3 0,1 0,3 0,2 0,2 mol
SO42- + Ba2+ BaSO4 ; Ba2+ + OH- + HCO3- BaCO3 + H2O
0,1 dư 0,1 Dư 0,1 0,1 mol
mkết tủa = mBaSO4 + mBaCO3 = 0,1.233 + 0,1.197 = 43 gam
Vco2 = 0,2.22,4 = 4,48 lít Chọn D
Dạng 2: Phản ứng trao đổi
1. Một số lưu ý và phương pháp giải toán
- Nắm được các điều kiện để xảy ra phản ứng trai đổi (có , ,chất điện li yếu)
- Viết các PTPƯ xảy ra dạng ion rút gọn
Trang 11- Dựa vào tương quan tỉ lệ mol, kiểm soát tiến trình xảy ra phản ứng
2. Bài toán minh hoạ
Ví dụ 1 Hoà tan 47,4 (g) phèn chua KAl(SO4)2.12H2O vào H2O được 0,2 mol Ba(OH)2 vào dd X thì thu được dd chứa m (g) kết tủa Giá trị của m là
Vậy kết tủa: mBaSO4 = 0,15.233 = 34,95 gam
Phân tích: Học sinh sai ở chỗ: Đã bỏ qua phản ứng dẫn đến kết quả sai.
Ba(AlO2)2 + K2SO4 BaSO4 + 2KAlO2
0,05 0,05 0,05
Kết quả đúng là: mkết tủa= mBaSO4 = (0,05 + 0,15) 233 = 46,6 g
Giải bằng pt ion rút gọn, đem lai kết quả nhanh, chánh được nhầm lẫn.
Vậy Al(OH)3 tan hết, kết tủa chỉ còn BaSO4 m = 0,2.233 = 46,6 (g)
Ví dụ 2: Cho 500 ml Ca(0H)2 1M vào 200 ml dung dịch (Na2C031M và NaHCO32,5M) Sau phản ứng thu được m gam kết tủa Giá trị của m là ?
Phương pháp giải:
Tình huống sai thư nhất:
Ca(OH)2 + 2NaHCO3 CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O
0,25 0,5 0,2 0,2
Ca(OH)2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaOH
0,25 0,2 0,2 0,4
Ca(OH)2 dư: CaCO3 = 0,4.100 = 40 (g)
Lời giải trên sai ở chỗ, không tính lượng Na2CO3 tạo ra ở pư (1)
Giải nhanh: HCO 3 - + OH- CO32- + H2O
0,5 < 1 0,5
Ca2+ + CO32- CaCO3
0,5 0,7 0,5
Ví dụ 3.Cho m (g) K vào 300 ml dd (Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1M) được dd X Cho
từ từ dd X vào 200 ml dd Al2(SO4)3 0,1M được kết tủa Y Để thu được kết tủa Y lớn nhất thì giá trị của m là
A 1,17 B 1,71 C 1,95 D 1,59
Dạng 3: Kết hợp phương trình ion rút gọn với định luật bảo toàn điện tích:
1/ Chú ý về phương pháp:
Trang 12Bản chất của phản ứng xẩy ra trong dung dịch chính là phản ứng giữa các ion.Tuy
nhiên khi có phương trình ion rút gọn thì điện tích và số nguyên tử 2 vế của pt phải
bằng nhau Hay nói cách khác điện tích phải được bảo toàn.
-Trong một dung dịch nếu tồn tại đồng thời các ion dương và âm thì theo định luật bảo toàn điện tích: tổng số điện tích dương bằng tổng số điện tích âm.
Biểu thức: n dt( ) n dt( )
2/Các ví dụ minh họa:
Thí dụ 1
Có 500 ml dung dịch X chứa Na+, NH4+, CO32-, SO42- Tiến hành các thí nghiệm:
- Lấy 100 ml X cho tác dụng với HCl dư được 2, 24 lít CO2 (đktc)
- Cho 100 ml X tác dụng với lượng dư BaCl2 thu được 43 gam kết tủa
- Lấy 100 ml X cho tác dụng với dung dịch NaOH dư được 4, 48 lít khí (đktc)
Khối lượng muối có trong 500 ml dung dịch X là
A 43,1 gam B 86,2 gam C 119,0 gam D 50,8 gam
Hướng dẫn giải: Viết đúng pt ion rút gọn, dựa vào dữ kiện tính số mol của từng ion.Biết được số mol của 3 ion Áp dụng đlbt đt Tính số của ion còn lại Kl muối.
Ba +CO BaCO (2)
Ba +SO BaSO
m m m m +m 5(0,1.60+0,1.96+0,2.18+0,2.23)
m 119,0gam §¸p¸nC.
Thí dụ 2
Dung dịch X gồm 5 ion: Mg2+, Ba2+, Ca2+, 0,1 mol Cl và 0,2 mol NO3- Thêm từ từ
Vml dung dịch hỗn hợp (K2CO3 1M và Na2CO3 1M) vào dung dịch X đến khi đượclượng kết tủa lớn nhất thì thể tích V đã sử dụng là
Trang 13Hướng dẫn: Quan trọng là biết ỏp dụng đlbtđt để tớnh n M2 (M2+: Mg2+, Ba2+, Ca2+)Sau đú : Viết pt ion rỳt gọn M2+ + CO32- MCO3 Tớnh n CO2 =?
ưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưCa ư+ưCO ưCaCO ưưưưưưưư(3)
Cóưthểưquiưđổiư(Mg ,Ba ,Ca
ưn = n n n 0,15ưmolưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưư(**)
2
0,15 (*),ư(**)ư ư n 0,15ưmol V ư 0,15ưlítư ư150ưml ưĐápưánư
x 0,1 D a +b
x 0,3
Cácưphảnưứngưxảyưraư:ưưưưHCO ư+ưOH ư ưCO ư+ưH Oưưư(1)
ưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưBa ư+ưCO ưBaCO ưưưưưưư(2)
ưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưBa ư+ưSO ưBaSO ưưưưưưư(3)
Theoư(2),ư(3)ư:ưn n +n 0,1x ưb + cư+ưdưưưưưưư(*)
TheoưBTĐTư:ưaư=ưbư+ư2cư+ư2dư ưaư+ưbư=ư2(bư+ưcư+ưd)ư=ư
aư+ưb 2.0,1x x ư
0,2
ưĐápưánưB.
Phõn tớch: -Những sai lầm học sinh hay mắc phải trong dạng toỏn này là
+ Giải bằng pt phõn tử
+ Viết sai phương trỡnh ion rỳt gọn.
+ Bế tắc cho rằng đề cho thiếu dữ kiện (vỡ chưa biết kết hợp với ĐLBT ĐT)
-Phương phỏp tối ưu để giải bài tập trờn pt ion rỳt gọn và ỏp dụng định luật bảo toàn điện tớch.
Dạng 4: Quỏ trỡnh chất khử + H + + NO 3
-1. Một số lưu ý và phương phỏp giải
- Ion NO3- trong mụi trường H+ cú tớnh oxi hoỏ mạnh như HNO3
Trang 14- Cu, Fe2+… Không phản ứng với (HCl, H2SO4 loãng, NaHSO4) cũng không phản ứng được với muối NaNO3, KNO3 nhưng phản ứng với hỗn hợp 2 loại chất đó như phản ứng với HNO3
3Cu + 8H+ + 2NO3- 3Cu2+ + 2NO + 4H2O
3Fe2+ + 4 H+ + NO3- 3Fe2+ + NO + 2 H2O
Lưu ý: Cu, Fe2+ phản ứng với hỗn hợp (NaHSO4 và NaNO3) nhưng không phản ứng với hỗn hợp (NaHCO3 và NaNO3) và NaHCO3 là muối của axít yếu có tính kiềm
Ví dụ 1: Cho 6,4 gam Cu vào bình chứa 500 ml dung dịch HCl 1M, sau đó cho tiếp 17
gam NaNO3 thấy thoát ra V lít khí NO ở (đktc).Tính V
Nguyên nhân: Học sinh viết pt pư dưới dạng phân tử sau phản ứng tạo ra muối
nitrat.Mặt khác vẫn dư Cu và HCl vẫn tiếp tục phản ứng tạo ra thêm khí NO
Do vậy cần phải giải bài toán bằng pt ion rút gọn
3
3 Fe2+ + 4 H+ + NO3
3 Fe3+ + NO↑ + 2 H2O mol 0,1 → 0,1
3
Từ 2phương trình ∑ nNO = n NO3
= 0,01 V= 2,24 lít
Trang 15n Cu = n Fe= 0,1 mol % Fe = 46,67; % Cu = 53,33
Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm (Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO) với số mol mỗi chất là 0,1 mol, hòa
tan hết vào dung dịch Y gồm (HCl và H2SO4 loãng) dư thu được dung dịch Z.Nhỏ từ từ dung dịch Cu(NO3)2 1M vào dung dịch Z cho tới khi ngừng thoát khí
NO Thể tích dung dịch Cu(NO3)2 cần dùng và thể tích khí thoát ra ở đktc thuộcphương án nào?
Quy hỗn hợp 0,1 mol Fe2O3 và 0,1 mol FeO thành 0,1 mol Fe3O4
Hỗn hợp X gồm: (Fe3O4 0,2 mol; Fe 0,1 mol) tác dụng với dung dịch Y
Fe3O4 + 8H+ Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O 0,2 0,2 0,4 mol
Fe + 2H+ Fe2+ + H20,1 0,1 molDung dịch Z: (Fe2+: 0,3 mol; Fe3+: 0,4 mol) + Cu(NO3)2:
3Fe2+ + NO3 + 4H+ 3Fe3+ + NO + 2H2O 0,3 0,1 0,1 mol
Ví dụ 4: Hòa tan 0,1 mol Cu kim loại trong 120 ml dung dịch X gồm HNO3 1M và
H2SO4 0,5M Sau khi phản ứng kết thúc thu được V lít khí NO duy nhất (đktc).Giá trị của V là