sáng kiến kinh nghiệm phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm một số hợp chất của nhôm

và thiếu tự tin khi gặp phải.Tôi mong rằng với một chút kinh nghiệm mà tôi đãtrải nghiệm khi làm các bài tập về hợp chất của muối nhôm sẽ giúp bạn đọccũng như các em có thêm một tư liệu

SỞ GD & ĐT KIÊN GIANG Trường THPT chuyên HUỲNH MẪN ĐẠT

PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA NHÔM

Người viết: Trần Kim LoanChức vụ: Giáo viên

Nằm học 2011 - 2012

A.PHẦN MỞ ĐẦU 1/ Bối cảnh của đề tài:

Khi gỉảng dạy tuần 24, 25 của khối 12 nâng cao thì phần bài tập về nhôm

và hợp chất của nhôm là một nội dung khá quan trọng và không thể thiếu nên bắt buộc người giáo viên phải suy nghĩ tìm ra phương pháp dạy hay nhất, ngắn nhất và dễ hiểu nhất

và thiếu tự tin khi gặp phải.Tôi mong rằng với một chút kinh nghiệm mà tôi đãtrải nghiệm khi làm các bài tập về hợp chất của muối nhôm sẽ giúp bạn đọccũng như các em có thêm một tư liệu để nghiên cứu.Những bài toán được chọnlọc để trình bày đều nằm trong phạm vi chương trình đã học

3/ Phạm vi và đối tượng của đề tài:

Phạm vi: Đề tài áp dụng ở chương trình hoá lớp 12, ôn thi học kì II

( khối 12), ôn thi tốt nghiệp trung học và ôn thi vào Đại học, cao đẳng

Đối tượng : Các em học sinh đang học lớp 11, lớp 12 và ôn thi ở các kì

thi tốt nghiệp trung học phổ thông và ôn thi vào Đại học, cao đẳng

4/ Mục đích của đề tài: Nhằm giúp học sinh rèn luyện kĩ năng giải nhanh các

bài tập trắc nghiệm về hợp chất ion Al3+ và ion [Al(OH)4]- đồng thời cũnggiúp cho bản thân người viết có nhiều kinh nghiệm hơn trong việc giảng

dạy cũng như có điều kiện gặp gỡ giao lưu với các thầy cô và bạn bè đồngnghiệp nhằm nâng cao tay nghề.

Điểm mới của đề tài là người viết đã chắt lọc kiến thức từ các phản ứngxảy ra trong dung dịch và dựa vào tỷ lệ mol của các chất trong các phương trìnhhóa học chuyển đổi thành công thức để áp dụng nhanh trong việc giải toán trắcnghiệm Các công thức áp dụng đều có cơ sở khoa học chứ không suy diễn,đoán mò

B.PHẦN NỘI DUNG

I Cơ sơ khoa học hoặc cơ sở lí luận của vấn đề:

Phản ứng của dung dịch chứa ion Al3+ tác dụng với dung dịch kiềm thì sách

giáo khoa đã viết rất kĩ còn phản ứng của dung dịch chứa ion [Al(OH)4]– tác dụng với dung dịch axit thì sách giáo khoa ìt đề cập tới Do đó cơ sở lí luận của các công thức tính nhanh áp dụng trong đề tài là phải nắm vững các phản ứng này Từ đó dựa vào sự tương quan về số mol gĩưa các chất trong các

phương trình hoá học ta có thể suy luận ra các công thức để tính toán hợp lí

+ Khi cho dung dịch kiềm vào dung dịch Al3+ sẽ có các phương trình ion thu gọn

Al(OH)3 +OH- → [Al(OH)4]- (2)

Tù (1) và (2) ta có: Al3+ + 4OH- → [Al(OH)4]- (3)

Ngoài ra khi bài toán ra dạng kim loại kiềm (M) tác dụng với dung dịch muối

Al3+ còn có thêm phương trình: 2M + 2H2O → 2MOH + H2 (4)

Hay khi nung nóng kết tủa Al(OH)3 : Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O (5)

+ Khi cho dung dịch axit vào dung dịch chứa [Al(OH)4]  sẽ có các phươngtrình ion thu gọn sau: [Al(OH)4]- + H+ → Al(OH)3 +H2O (6)

Nếu số mol ion H+ lớn hơn số mol ion [Al(OH)4]– ( hoặc số mol kết tủa ) thì sẽ

Lưu ý: + ion [Al(OH)4]  không phản ứng với ion OH

-+ Nếu dùng CO2 dư tác dụng với dung dịch chứa ion [Al(OH)4]  thì chỉxảy ra phương trình (6) mà thôi

II.Thực trạng vấn đề

1/ Những sự kiện, mâu thuẫn: Bài tập có nội dung về hợp chất muối nhôm

ở sách giáo khoa lớp 12 nâng cao và cơ bản thì rất ít ( mỗi chương trình chỉ

có 1 bài tập) nên học sinh không có điều kiện để rèn luyện thêm kĩ năng làm bài về nội dung này Hơn nữa bài tập chỉ đưa ra nội dung về dung dịch Al3+

tác dụng với dung dịch kiềm mà không có dạng toán về dung dịch [Al(OH)4]-.

Vì vậy học sinh khi gặp dạng toán này trong đề thi sẽ lúng túng và giải sai

- Ở các năm học trước tôi chỉ sửa bài tập ở sách giáo khoa và sau đó có cho vài bài tập về nội dung trên để học sinh luyện tập ở nhà ( do không có nhiều thời gian) Kết quả kiểm tra 1 tiết về nhôm và crom như sau:(tôi chỉ thống kê phần nội dung về hợp chất của nhôm)

Dưới đây là những nguyên nhân chủ quan lẫn khách quan mà tôi đã thuthập được

Chủ quan: Học sinh ít dành thời gian dành cho việc tự học , tự rèn

luyên Hơn nữa thời gian dành cho bài tập về nội dung này còn quá ít nên tôichưa rút ra được phương pháp giải chung, ngắn gọn giúp học sinh dễ nhớ, dễhiểu và dễ vận dụng

Khách quan: Học sinh chưa đầu tư đúng mức lại bị áp lực của nhiều

môn học nên việc dành thời gian luyện tập để chuẩn bị kiểm tra là quá ít dẫnđến kết quả không cao

2/ Những thuận lợi:

Kết quả kiểm tra của các em đã thôi thúc thôi suy nghĩ nhiều đến việcchọn phương pháp giảng dạy cũng như có quyết tâm hơn để tìm ra cách giảingắn gọn nhằm giúp các em hiểu và rèn luyện kĩ năng làm bài tập về nội dung

này Hơn nữa với sự kết nối của mạng internet trên máy tính đã tạo điều kiện

cho tôi thu thập nhiều thông tin bổ ích phục vụ cho việc chọn đề tài và đưa raphương pháp giải một cách nhanh chóng hơn

3/ Những hạn chế, khó khăn :

Bài tập về hợp chất của nhôm có rất nhiều dạng, ví dụ như bài tập về

Al2O3 hay Al(OH)3 tác dụng với dung dịch axit hay dung dịch kiềm hoặc là bài tập về muối Al3+ tác dụng với dung dịch kiềm hoặc ion [Al(OH)4]- tác dụng với dung dịch axit nhưng ở phạm vi đề tài nghiên cứu của mình, tôi chỉ tập trung ở hai dạng bài tập Đó là bài tập về muối Al3+ tác dụng với dung dịch kiềm và ion [Al(OH)4]- tác dụng với dung dịch axit Tuy chỉ có hai dạng bài tập này thôi nhưng với giả thiết khác nhau, yêu cầu khác nhau cũng làm cho học sinh khó khăn khi tìm ra hướng giải quyết Thời gian dành cho một bài tập trắc nghiệm vôcùng ít ỏi ( khoảng 1,5 phút/câu) mà học sinh đọc đề, phân tích các giả thiết, yêu cầu của bài toán, viết tất cả các phương trình hoá học xảy ra rồi đặt phương trìnhđại số và giải thì chắc chắn rằng sẽ không kịp.Từ đó sẽ gây mầt bình tĩnh khi xử

lí tiếp các bài tập còn lại vì quỹ thời gian còn quá ìt

III CÁC BIỆN PHÁP ĐÃ TIẾN HÀNH ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ:

Các bài toán của dung dịch muối Al3+ và dung dịch chứa ion [Al(OH)4]- phần lớn chỉ xoay quanh viêc tính toán lượng OH- hay H+ cần thiết để thu được

lượng kết tủa theo giả thiết hoặc ngược lại Sau đây tôi xin trình bày phương pháp giải nhanh các dạng bài tập trên như sau:

1/ Dạng 1:

BÀI TOÁN VỀ DUNG DỊCH CHỨA ION Al 3+ TÁC DỤNG VỚI DUNG

DỊCH KIỀM

Bước 1: Học sinh cần nắm vững

Khi cho dung dịch kiềm vào dung dịch Al3+ sẽ có các phương trình ion thu gọn

Al(OH)3 +OH- → [Al(OH)4]- (2)

Tù (1) và (2) ta có: Al3+ + 4OH- → [Al(OH)4]- (3)

Ngoài ra khi bài toán ra dạng kim loại kiềm (M) tác dụng với dung dịch muối

Al3+ còn có thêm phương trình: 2M + 2H2O → 2MOH + H2 (4)

Hay khi nung nóng kết tủa Al(OH)3 : 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O (5)

Bước 2: Giáo viên phân tích để học sinh thấy rằng:

+ Từ (1) để có lượng kết tủa tối đa thì số mol OH- = 3 số mol Al3+

+ Từ (3) nếu n OH = 4n Al3  thì sẽ không còn kết tủa

+ Với một lượng kết tủa xác định mà giả thiết cho (ở đề bài) ta sẽ có 2 trườnghợp ( học sinh chỉ cần nhớ 2 biểu thức dưới đây) :

Trường hợp 1: n OH (nhỏ nhất ) cần lấy = 3 n ↓ (*) Trường hợp 2: n OH (lớn nhất ) = 4n Al3  - n ↓ (**)

Từ đó việc tính toán sẽ nhanh hơn rất nhiều

+Nếu dung dịch X chứa ion Al3+ và ion H+ thì khi cho dung dịch kiềm ( chứa ion

OH- ) vào X sẽ có 2 trường hợp sau:

a/Trường hợp 1: n OH (nhỏ nhất ) cần lấy = 3 n↓ + n H (***)

b/ Trường hợp 2: n OH (lớn nhất ) = n H + 4n Al3  - n↓ (****) Bước 3: Hướng dẫn giải các bài tập

Bài 1: Cho 400 ml dung dịch Al(NO3)3 1,5M tác dụng với V(lít) dung dịch NaOH 0,5M, lượng kết tủa thu được là 15,6gam Gía trị lớn nhất của V là:

Ta có các PTHH sau: Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 (1)

Al(OH)3 +OH- → [Al(OH)4]- (2)

Áp dụng (**) ta có: n OH = 4.0,6 – 0,2 = 2,2  Vdung dịch NaOH = 20,,52 = 4,4

Ta chọn đáp án A

Bài 2: Cho V lít dung dịch NaOH 0,3M vào 200 ml dung dịch Al2(SO4)3

0,2M thu được một kết tủa keo trắng Nung kết tủa này đến khối lượng lượng không đổi thì được 1,02 gam rắn Giá trị của V là:

Ta có các PTHH sau: Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 (1)

Al(OH)3 +OH- → [Al(OH)4]- (2)2Al(OH)3  t0 Al2O3 + 3H2O (4)

Giáo viên phân tích: Theo giả thiết có 2 trường hợp

+ V min với n OH (nhỏ nhất ) = 3 n↓ = 3.0,01 = 0,03 mol

 nNaOH = nNa = 0,03  mNaOH = 0,03.23 = 0,69 gam

+ V max với n OH (lớn nhất ) = 4n Al3  - n↓ = 4.0,04 – 0,01 = 0,15 mol

 nNaOH = nNa = 0,15  mNaOH = 0,15.23 = 3,45 gam

Ta chọn đáp án B

Bài 4: Hòa tan 21 gam hỗn hợp gồm Al và Al2O3 bằng HCl được dung dịch A và 13,44 lít H2(ở đktc) Thêm V lít dung dịch NaOH 0,5M vào dung dịch A thu được 31,2 gam kết tủa Giá trị của V là ?

2

H n

Giáo viên phân tích: Theo giả thiết có 2 trường hợp

+ V min với n OH (nhỏ nhất ) = 3 n↓ = 3.0,4 = 1,2 mol

 Vdung dịch NaOH = 01,,25 = 2,4 lít

+ V max với n OH (lớn nhất ) = 4n Al3  - n↓ = 4.0,6 – 0,4 = 2 mol

 Vdung dịch NaOH = 02,5 = 4 lít

Ta chọn đáp án B

Bài 5: Cho 46,95 gam hỗn hợp X gồm K và Ba tác dụng với dung dịch AlCl3

dư, thu được 19,50 gam kết tủa Phần trăm khối lượng của K trong X là:

A 24,92% B 12,46% C 75,08% D 87,54%

Cách giải:

n↓ = 1978,5 = 0,25 mol

Gọi x, y là số mol của K và Ba trong hỗn hợp X.

Từ giả thiết: 39x + 137y = 46,95 (*)

Bài 6: Thêm 150 ml dung dịch NaOH 2M vào một cốc đựng 100 ml dung dịch

AlCl3 xM, sau khi phản ứng hoàn toàn thấy trong cốc có 0,1 mol chất kết tủa.Thêm tiếp 100 ml dung dịch NaOH 2M vào cốc, sau khi phản ứng hoàn toànthấy trong cốc có 0,14 mol chất kết tủa Giá trị của x là

Cách giải:

Giáo viên phân tích:

+Ở lần 1, nkết tủa = 0,1 mol

+ Ở lần 2, số mol kết tủa lớn hơn khi NaOH thêm vào Vậy ở lần 1 kết tủa chưađạt tối đa  số mol Al3+ > 0,1

Tổng số mol NaOH ở 2 lần : nNaOH = 0,3 + 0,2 = 0,5

Với số mol kết tủa = 0,14 chưa là cực đại ( vì số mol NaOH > 3 lần số mol Al3+ )

Ta có các PTHH sau:

0,1x 0,3x 0,1x Al(OH) 3 + OH → [Al(OH) 4 ] - (2)

Giáo viên phân tích: Để lượng kết tủa lớn nhất thì

Số mol OH- =3.số mol ion Al3+  0,06 +39m =3 0,04  m = 1,17

Ta chọn đáp án B

Bài 8: Cho V lít dung dịch NaOH 2M vào dung dịch chứa 0,1 mol Al2(SO4)3 và 0,1 mol H2SO4 đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 7,8 gam kết tủa Giá trị lớnnhất của V để thu được lượng kết tủa trên là

Bước 1: Học sinh cần nắm vững

] ) (

ion thu gọn sau: [Al(OH)4]- + H+ → Al(OH)3 +H2O (1)

Khi số mol ion H+ lớn hơn số mol ion [Al(OH)4]– ( hoặc số mol kết tủa ) sẽ xảy

Lưu ý: + ion [Al(OH)4]  không phản ứng với ion OH

] ) ( [Al OH 4 thì chỉxảy ra phương trình (1) mà thôi

Bước 2: Giáo viên phân tích để học sinh thấy rằng:

+ Từ (1) để có lượng kết tủa tối đa thì

số mol ion [Al(OH)4]  = số mol ion H+ = số mol Al(OH)3

] ) ( [Al OH 4

 Với một lượng kết tủa xác định mà giả thiết cho (ở đề bài) ta sẽ có có 2trường hợp cần lưu ý:

b/ Trường hợp 2: n H = 4n[Al(OH)4]  - 3n ↓ (**)

] ) ( [Al OH 4 và ion OH- thì khi cho dung dịch axit( chứa ion H+ ) vào X sẽ có 2 trường hợp sau:

a/Trường hợp 1: n H = n ↓ +n OH (***)

b/ Trường hợp 2: n H = 4n[Al(OH)4]  - 3n↓ + n OH (****) Bước 3: Bài tập minh hoạ

Bài 1: Cho 200ml dung dịch H2SO4 0,5M vào dung dịch chứa a mol NaAlO2

được 7,8 gam kết tủa Giá trị của a là:

Cách giải:

Từ (1), ta có: Số mol [Al(OH)4]- = n↓ = 0,05 mol

nNaOH dư = n OH = 0,15 – 0,05 = 0,1 mol

n↓ = 1578,6 = 0,2 mol; nKOH =56m mol

nHCl = 0,2.0,5 = 1 mol; Số mol KAlO2 = 4098,18 = 0,21 mol

Ta có các phương trình phản ứng hoá học sau:

Bài 4: Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp K2O, Al2O3 vào nước được dung dịch

A chỉ chứa một chất tan duy nhất Cho từ từ 275ml dung dịch HCl 2M vào dung dịch A thấy tạo ra 11,7 gam kết tủa Giá trị của m là

Bài 5: 100 ml ddA chứa NaOH 0,1M và NaAlO2 0,3M Thêm từ từ HCl 0,1Mvào dung dịch A cho đến khi kết tủa tan trở lại một phần,lọc kết tủa ,nung ởnhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu được 1,02g chất rắn Thể tích dungdịch HCl đã dùng là:

Cách giải:

n↓ = 2102.1,02 = 0,02 mol;

nNaOH = 0,1.0,1 = 0,01 mol; số mol AlO2- = 0,3 0,1 = 0,03 mol

Ta có các phương trình phản ứng hoá học sau:

Tóm lại: Dựa vào các bài tập cụ thể minh hoạ cho phương pháp giải toán áp

dụng công thức tính nhanh về hợp chất của nhôm sẽ giúp cho các em học sinh tiết kiệm rất nhiều thời gian khi giải toán trắc nghiệm Học sinh có thể áp dụngcách giải này để rèn luyện kĩ năng trong quá trình giải các bài tập luyện thi đạihọc, cao đẳng Tuy vậy học sinh cần phải giải thật nhiều bài tập thì mới mong có

kĩ năng tốt và đạt kết quà cao Dưới đây là mọt số bài tập cò nội dung tương tựnhư đã trình bày ở trên nhằm giúp các học sinh rèn luyện kĩ năng của mình

đã dùng là:

Câu 3: Cho m gam Na tan hết trong 100ml dung dịch Al2(SO4)3 0,2M Sau phản ứng thu được 0,78 gam kết tủa Gía trị của m là:

Câu 4: Trộn 200ml dung dịch NaOH 1M với 100ml dung dịch HCl xM thu

được dung dịch A Cho dung dịch A vào 200ml dung dịch AlCl3 0,5M thu được

1,56g kết tủa Hãy lựa chọn giá trị đúng của x.

Câu 5: Trong một cốc đựng 200ml dung dịchAlCl3 2M Rót vào cốc Vml

dung dịch NaOH có nồng độ a mol/lít, ta được một kết tủa; đem sấy khô và nung đến khối lượng không đổi được 5,1g chất rắn.Nếu V=200ml thì a có giá trị nào?

Câu 6: Cho 100ml dung dịch Al2(SO4)3 0,1M vào V ml dung dịch NaOH 0,1M Thu được kết tủa nung tới khối lượng không đổi được 0,51gam chất rắn V có giá trị là:

Câu 7: Cho V lít dung dịch NaOH 1M vào 100ml dung dịch AlCl3 2M thu được 3,9 gam kết tủa Tính giá trị của V

Câu 8: Thêm 240 ml dung dịch NaOH 1M vào 100ml dung dịch AlCl3 nồng độ

a mol / lít, khuấy đều tới khi phản ứng hoàn toàn thu được 0,08 mol kết tủa Thêm tiếp 100ml dung dịch NaOH 1M thì thấy có 0,06 mol kết tủa Giá trị của alà:

Câu 9: Hòa tan hoàn toàn 0,54g Al trong 0,5 lít dung dịch H2SO4 0,1M thu đượcdung dịch A Thêm V(l) dung dịch NaOH 0,1M cho đến khi kết tủa đạt tối đa và

sau đó tan trở lại một phần Nung kết tủa tới khối lượng không đổi ta được chấtrắn nặng 0,51gam V có giá trị là:

Câu 10: Cho m gam Na vào 200 gam dung dịch Al2(SO4)3 1,71%, sau khi phảnứng hoàn toàn thu được 0,78 gam kết tủa Giá trị của m là

Câu 11: Cho 1 mol KOH vào dung dịch chứa a mol HNO3 và 0,2 mol Al(NO3)3

Để thu được 7,8 gam kết tủa thì giá trị lớn nhất của a thỏa mãn là:

Câu 12: Cho 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm MgCl2 0,3M, AlCl3 0,45 M và HCl0,55M tác dụng hoàn toàn với V lít dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,02M và Ba(OH)2 0,01M Gía trị của V để được kết tủa lớn nhất và lượng kết tủa nhỏ nhất lần lượt là

Câu 13: Nhỏ từ từ 0,25 lít dung dịch NaOH 1,04M vào dung dịch gồm 0,024

mol FeCl3; 0,016 mol Al2(SO4)3 và 0,04 mol H2SO4 thu được m gam kết tủa Giá trị của m là

Câu 14: Cho 21gam hỗn hợp 2 kim loại K và Al hoà tan hoàn toàn trong nước

được dung dịch X Thêm từ từ dung dịch HCl 1M vào X, lúc đầu không thấy kếttủa, đến khi kết tủa hoàn toàn thì cần 400ml dung dịch HCl Số gam K trong hợpkim là :

Câu 15: Cho hỗn hợp gồm 20,4 gam Al2O3 và a gam Al tác dụng với KOH dư thì thu được dung dịch X Dẫn khí CO2 vào dung dịch X thu được kết tủa Y

Lọc kết tủa nung đến khối lượng không đổi thu được 30,6g chất rắn a có giá trị là

Câu 16: Hoà tan hoàn toàn 9,9 gam hỗn hợp gồm K và Al vào nước, thu được

dung dịch Y và 6,72 lít khí H2 (đktc) Sục CO2 dư vào dung dịch Y thu được m gam kết tủa Giá trị của m là

A 7,8 B 11,7 C 15,6 D 19,5

Câu 17: Cho dung dịch A chứa 0,05 mol NaAlO2 và 0,1 mol NaOH tác dụng với dung dịch HCl 2M Thể tích dung dịch HCl 2M lớn nhất cần cho vào dung dịch A để thu được 1,56 gam kết tủa là

Câu 18 Hỗn hợp A gồm Al và Al2O3 có tỉ lệ khối lượng tương ứng là 1,8:10,2 Cho A tan hết trong dung dịch NaOH vừa đủ thu được dung dịch B và 0,672 lít khí (ở đktc) Cho B tác dụng với 200ml dung dịch HCl thu được kết tủa D, nung

D ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu được 3,57 gam chất rắn Tính nồng độ mol lớn nhất của dung dịch HCl đã dùng

IV/ Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm, giải pháp:

+ Ý kiến của học sinh về phương pháp giải toán nhanh theo phươngpháp trình bày ở trên (có danh sách đính kèm)

+Kết quả: Trong năm học 2010- 2011- ở học kì II - Tôi cho học sinhlàm bài kiểm tra 15 phút với nội dung về hợp chất của nhôm thì thu được kếtquả như sau: