Phân loại và phương pháp giải một số dạng bài tập hóa học cơ bản

Phân loại và phương pháp giải một số dạng bài tập hóa học cơ bản

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI

Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh

Mã số:

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP HÓA HỌC.

Những người thực hiện: Hồ Xuân Hiếu

Lĩnh vực nghiên cứu:

Quản lý giáo dục 1 Phương pháp dạy học bộ môn: 1 Phương pháp giáo dục 1

Lĩnh vực khác: 1

Có đính kèm:

1 Mô hình 1 Phần mềm 1 Phim ảnh 1 Hiện vật khác

Năm học: 2010-2011

Chuyên đề: PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP HÓA HỌC

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC

I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN:

1 Họ và tên : Hồ Xuân Hiếu

2 Ngày tháng năm sinh: 02 tháng 02 năm 1982.

3 Nam, nữ: Nam

4 Địa chỉ: 17/7 khu phố 4, Tân Hiệp, Biên Hòa, Đồng Nai.

5 Điện thoại: CQ: 0613.834289; ĐTDĐ:0983309130.

6 Chức vụ: Giáo viên tổ Hóa Học.

7 Đơn vị công tác: Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh- Biên Hoà- Tỉnh Đồng Nai.

II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO:

- Học vị: Đại học

- Chuyên ngành đào tạo: Hóa Học

III KINH NGHIỆM KHOA HỌC

* Năm 2007: chuyên đề “ Phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử”

* Năm 2011 : chuyên đề “Phân loại và một số phương pháp giải bài tập hóa”

Chuyên đề :

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

“PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI

TẬP HÓA HỌC ’’.

A PHẦN MỞ ĐẦU I- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.

1- Hóa học là một ngành khoa học nghiên cứu về chất và sự biến đổi giữa các chất Phản ứng hóa học là đối tượng chính của hóa học Trong phản ứng hóa học các nguyên

tố được bảo toàn về số mol, khối lượng để giải nhanh một số bài tập thì học sinh không phải chỉ biết các định luật mà phải biết nhìn ra các dạng bài tập và phương pháp giải các dạng bài tập đó

2- Trong chương trình hóa học phổ thông không đề cập sâu cách phân loại, ứng dụng các định luật bảo toàn vào giải toán hóa học, trong khi để giải các đề thi thì học sinh phải nắm vững các dạng bài tập và phương pháp giải các dạng bài tập đó

3- Trong khi giải bài tập hầu hết học sinh đều rất lúng túng khi nhận ra các dạng bài tập

4- Việc phân loại các dạng bài tập và hướng dẫn học sinh vận dụng các định luật bảo toàn là việc làm rất cần thiết Việc làm này rất có lợi cho học sinh trong thời gian ngắn để nắm được các dạng bài tập, nắm được phương pháp giải

5- Xuất phát từ thực trạng trên, cùng một số kinh nghiệm sau những năm công tác, tôi mạnh dạn nêu ra sáng kiến về “phân loại và phương pháp giải một số dạng bài tập hóa học ”

II THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP CỦA ĐỀ TÀI.

1 Khó khăn: Trong Hóa học, bài tập rất đa dạng và phong phú; để giải bài tập hóa

học yêu cầu phải biết được phương trình, sự chuyển hóa của các chất, các dạng bài tập

và phương pháp giải các dạng bài tập Theo phân phối chương trình hóa học phổ thông không đề cập sâu đến các định luật bảo toàn, các dạng bài tập Học sinh thường rất lúng túng khi nhận dạng các dạng bài tập và cách giải các bài toán

2 Thuận lợi: Hiện tại cũng có nhiều sách tham khảo, mạng internet có trình bày các

định luật ở các góc độ khác nhau

Tổ Hóa Trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH - trang 3

-

TÓM TẮT :

Chuyên đề đưa ra phân loại và phương giải một số dạng bài tập hóa

học

B

A

A

i 2đ

Đỏ

i 1 r 1 r 2 i 2t (n) Tím Trắng

Chuyên đề: PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP HÓA HỌC

B –PHẠM VI ÁP DỤNG VÀ GIỚI HẠN NỘI DUNG

CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM:

I PHẠM VI ÁP DỤNG.

- Chuyên đề này trình bày một số dạng bài tập và phương pháp giải Chuyên đề này cũng trình bàyvề các định luật, phân loại và chỉ rõ việc áp dụng các định luật vào giải toán hóa học

- Chuyên đề áp dụng cho chương trình Hóa học lớp 10, 11, 12

- Chuyên đề áp dụng tốt cho cả luyện thi tốt nghiệp và luyện thi đại học , cao đẳng

II GIỚI HẠN NỘI DUNG.

Chuyên đề đặt ra yêu cầu phân loại các dạng bài tập, đưa ra các định luật, ứng dụng của mỗi định luật để giải cho từng dạng bài tập và đưa ra những nhận xét và những chú ý giúp phát triển hướng tìm tòi khác

Trong chương trình hóa học phổ thông có rất nhiều dạng bài tập hóa học, việc phân loại rất khó khăn và phức tạp Trong chuyên đề này, tôi chỉ đưa ra một số dạng bài tập

cơ bản sau:

- KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI NƯỚC, SAU ĐÓ DÙNG DUNG DỊCH AXIT ĐỂ TRUNG HÒA DUNG DỊCH KIỀM

- KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI OXI, SAU ĐÓ DÙNG DUNG DỊCH AXIT HCl HOẶC H2SO4 ĐỂ HÒA TAN OXIT BAZƠ

- SẮT VÀ MỘT KIM LOẠI CÓ HÓA TRỊ KHÔNG ĐỔI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH AXIT

- DÙNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỆ SỐ ĐỂ GIẢI BÀI TẬP NHIỆT PHÂN MUỐI NITRAT

- DẠNG MUỐI CACBONAT TÁC DỤNG VỚI AXIT CLOHIĐRIC HOẶC AXIT SUNFURIC LOÃNG

- TÁCH NƯỚC TỪ ANCOL NO, ĐƠN CHỨC

- OXY HÓA ANCOL BẬC MỘT THÀNH ANĐEHIT

A

i 2đ

Đỏ

i 1 r 1 r 2 i 2t (n) Tím Trắng

B C

III NỘI DUNG.

1 DẠNG 1: KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI NƯỚC, SAU ĐÓ DÙNG DUNG DỊCH AXIT ĐỂ TRUNG HÒA DUNG DỊCH KIỀM.

Phương pháp giải

Gọi kim loại tác dụng với nước là M có hóa trị là n axit dùng để trung hòa dung dịch kiềm là HCl

Phương trình phản ứng:

M + nH2O   M(OH)n + n/2H2

M(OH)n + nHCl   MCln + nH2O

Xét về bản chất ta có thể xem như xảy ra quá trình phản ứng sau:

H2O  OH- + 1/2H2 (1)

H+ + OH

 H2O (2) Cộng phương trình (1) và (2) ta có:

2H+ H2

Mà H+ là do axit sinh ra vì vậy để làm nhanh dạng bài toán này ta có thể biểu diễn ngắn gọn như sau:

2HCl  H2

Tương tự với H2SO4 Ta biểu diễn:

H2SO4 H2

Chú ý: Khi biểu diễn sơ đồ ta cần chú ý cân bằng số nguyên tử hiđro ở hai vế.

Ví dụ 1: Cho hỗn hợp X gồm hai kim loại kiềm tan hết trong nước tạo ra dung dịch Y

và thoát ra 0,12 mol H2 Thể tích dung dịch H2SO4 2M cần trung hòa dung dịch Y là :

A 120ml B 60ml C 150ml D 200ml

Hướng dẫn:

Đối với dạng bài tập này ta chỉ cần biểu diễn:

H2SO4 H2

Theo sơ đồ :n H SO n H 0 , 12mol

2 4

=> V H SO 0 , 6lit 60ml

4

Hướng dẫn:

Ví dụ 2: Cho một mẫu hợp kim Na-Ba tác dụng với nước (dư), thu được dung dịch X

và 3,36 lít H2(ở đktc) Thể tích dung dịch axit HCl 2M cần dùng để trung hoà dung dịch X là :

2HCl  H2

Theo sơ đồ :n HCl n H 0 , 3mol

4 , 22

36 , 3 2



=> V HCl  0 , 15lit  150ml

Hướng dẫn:

Ví dụ 3: Cho 10,1g hỗn hợp K và 1 kim loại kiềm X tác dụng hết với nước, thu được dung dịch A Để trung hòa dung dịch A cần 500ml dd H2SO4 0,3M Cho biết tỉ lệ về số mol của K và số mol của X nhỏ hơn 4 Tính thể tích khí H2 tạo thành ( đktc )

Chuyên đề: PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP HÓA HỌC

A 3,36 lít B 1,68 lít C 2,24 lít D 4,48 lít

Biểu diễn tương tự bài trên => n H n H SO 0 , 15mol

4 2

2   => V H2 = 0,15.22,4 = 3,36 lít

2 DẠNG 2: KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI OXI, SAU ĐÓ DÙNG DUNG DỊCH AXIT HCl HOẶC H 2 SO 4 ĐỂ HÒA TAN OXIT BAZƠ.

Phương pháp giải

Gọi kim loại tác dụng với nước là M có hóa trị là n axit dùng để tác dụng với oxit sinh

ra là HCl

Phương trình phản ứng:

4M + nO2   2M2On

M2On + 2nHCl   2MCln + nH2O

Ở đây ta cần chú ý đến sự kết hợp của oxi nguyên tử trong oxit và H+ trong oxit để tạo thành nước Ta thấy 2H+ kết hợp với 1[‎O] để tạo thành HO] để tạo thành H2O Từ đó suy ra

n H  2n O

Ví dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn 33,4 gam hỗn hợp X gồm bột các kim loại Al, Zn, Cu bằng oxy, thu được 41,4 gam hỗn hợp Y gồm 3 oxit Thể tích dung dịch HCl 2M cần dùng để hòa tan hoàn toànY là:

A 250ml B 300ml C 500ml D 400ml

Hướng dẫn:

Ta có: n H  2n O

n O 0 , 5mol

16

4 , 33 4 , 41







ml lit

V

mol n

n

mol n

n

HCl

H HCl

O H

500 5

, 0 2 1 1

1 2



















Ví dụ 5: Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm ba kim loại Mg, Cu và Al ở dạng bột tác dụng hoàn toàn với oxi thu được hỗn hợp Y gồm các oxit có khối lượng 3,33 gam Thể tích dung dịch H2SO4 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y là :

Hướng dẫn:

Ta có:

n O 0 , 075mol

16

13 , 2 33 ,

3







ml lit

V

mol n

n

mol n

n

SO

H

H SO

H

O H

5 , 37 0375

, 0 2

075 , 0

075 , 0 2

1

15 , 0 2

4

2

4

2



















2 DẠNG 3: SẮT VÀ MỘT KIM LOẠI CÓ HÓA TRỊ KHÔNG ĐỔI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH AXIT

Phương pháp giải

- Trong dạng bài tập này thường hỗn hợp kim loại được chia làm 2 phần bằng nhau

+ Phần 1 cho tác dụng với dung dịch HCl hoặc H2SO4 loãng.

+ Phần 2 cho tác dụng với dung dịch HNO3 hoặc H2SO4 đặc, nóng

- Chúng ta cần chú ý đến số mol electron nhận ở phần 2 bao giờ cũng lớn hơn phần 1 nguyên nhân gây ra sự chênh lệch số mol electron nhận giữa 2 phần là do ở phần 1 , Fe

nhường 2 electron trong khi ở phần 2, Fe nhường 3 electron Chính vì vậy số mol Fe

chính là độ lệch số mol electron.

Ví dụ 6: Cho 10,8 gam hỗn hợp X gồm Fe và kim loại M có hóa trị không đổi Chia hỗn hợp thành 2 phần bằng nhau :

Phần I : Hòa tan hết trong dung dịch HCl dư, thu được 2,8 lít H2 (đktc)

Phần II : Hòa tan hết trong dung dịch HNO3 đặc, nóng Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 7,28 lít NO2 (sản phẩm khử duy nhất, đktc)

Tính thành phần phần trăm theo khối lượng của kim loại M trong hỗn hợp X

A 45,5% B 22,22% C 62,53% D 65,53%

Hướng dẫn:

n H mol n NO 0 , 325mol

4 , 22

28 , 7

; 125 , 0 4 , 22

8 , 2

2

2H+ + 2e  H2 5 1 4

 



 e N

0,25  0,125 0,325  0,325

nFe = 0,325 – 0,25 = 0,075mol

mFe = 0,075.56 = 4,2 gam

mM = 5,4 – 4,2 = 1,2 gam

%M = 22 , 22 %

4 , 5

% 100 2 , 1



Ví dụ 7: Cho 7,22 gam hỗn hợp X gồm Fe và kim loại M có hóa trị không đổi Chia hỗn hợp thành 2 phần bằng nhau :

Phần I : Hòa tan hết trong dung dịch HCl dư, thu được 2,128 lít H2 (đktc)

Phần II : Hòa tan hết trong dung dịch HNO3, thu được 1,792 lít NO ( sản phẩm khử duy nhất, đktc)

M là :

A Be B Mg C Zn D Al

Hướng dẫn:

n H mol n NO 0 , 08mol

4 , 22

792 , 1

; 095 , 0 4 , 22

128

,

2

2H+ + 2e  H2 5 3 2





 e N

0,19  0,095 0,24  0,08

nFe = 0,24 – 0,19 = 0,05mol

mFe = 0,05.56 = 2,8 gam

mM = 3,61 – 2,8 = 0,81 gam

Xét phần 1:

Fe   Fe2+ + 2e

Chuyên đề: PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP HÓA HỌC

0,05  0,1

M   Mn+ + ne

0,09/n  0,09 ( 0,19 – 0,1)

=> M = 9n Biện luận chọn n = 3 và M = 27

Vậy kim loại là Al

Ví dụ 8: Hoà tan hoàn toàn 8,3 gam hỗn hợp G gồm Fe và Al trong dung dịch H2SO4

đặc, nóng Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 6,72 lít khí SO2 (đktc) Mặc khác cũng hòa tan 8,3 gam G trong H2SO4 loãng dư, thu được 5,6 lít H2 (đktc) và dung dịch A Cho m gam NaNO3 vào dung dịch A, thấy thoát ra V lít khí NO ( sản phẩm khử duy nhất ) Tính giá trị nhỏ nhất của m để V lớn nhất ( Giả sử sau phản ứng axit vẫn còn dư)

A 25,5 gam B 4,15 gam C 2,833gam D 8,3 gam

Hướng dẫn:

n H mol n SO 0 , 3mol

4 , 22

72 , 6

; 25 , 0 4 , 22

6 , 5

2

2H+ + 2e  H2 6 4







 e S

0,5  0,25 0,6  0,3

nFe = 0,6 – 0,5 = 0,1mol

Trong dung dịch A: n Fe2   nFe = 0,6 – 0,5 = 0,1mol

Khi NaNO3 vào dung dịch A thì xảy ra phản ứng:

3Fe2+ + 4H+ + 

3

NO  3Fe3+ + NO + 2H2O 0,1   0,1/3

n NaNO n NO mol

3

1 , 0

3

3   

m NaNO 85 2 , 833gam

3

1 , 0

4 DẠNG 4: DÙNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỆ SỐ ĐỂ GIẢI BÀI TẬP NHIỆT PHÂN MUỐI NITRAT.

Ví dụ 9: Nhiệt phân hoàn toàn 13,65g hỗn hợp rắn X gồm NaNO3 và Cu(NO3)2, thu được hỗn hợp khí Y Dẫn toàn bộ lượng khí Y vào nước dư thì có 1,12 lít (đktc) khí không bị hấp thụ Khối lượng NaNO3 trong hỗn hợp X là:

A 4,25g B 8,5g C 4,52g D 5,1g

NaNO3   NaNO2 + ½ O2 (1)

Cu(NO3)2  CuO + 2NO2 + ½ O2 (2)

2NO2 + ½ O2 +H2O  2HNO3 (3)

Dựa vào hệ số của phương trình (2), (3) ta thấy số mol O2 sinh ra ở phương trình (2) vừa đủ để tác dụng với số mol NO2 ở phương trình (3), vì vậy thể tích khí không bị hấp thụ ta xem như của phương trình (1)

nO2 = 0,05 mol => nNaNO3 = 0,1 mol => mNaNO3 = 0,1.85 = 8,5 gam

Ví dụ 10: Nhiệt phân hoàn toàn 34,65 gam hỗn hợp gồm KNO3 và Cu(NO3)2, thu được hỗn hợp khí X (tỉ khối của X so với khí hiđro bằng 18,8) Khối lượng Cu(NO3)2

trong hỗn hợp ban đầu là:

A 8,60 gam B 20,50 gam C 11,28 gam D 9,40 gam

Phương pháp giải

KNO3   KNO2 + ½ O2 (1)

Cu(NO3)2  CuO + 2NO2 + ½ O2 (2)

Theo đề: M X 18,8.237,6g/mol

Áp dụng qui tắc đường chéo ta có:

NO2 46 5,6

37,6

O2 32 8,6

Từ qui tắc đường chéo ta có: 32

2

2



O

NO n n

Dựa vào hệ số của phương trình (2) ta thấy cứ 2 mol NO2 sẽ có 0,5 mol O2, Vậy

số mol O2 ở phương trình (1) sẽ là 2,5 mol Từ đó suy ra số mol KNO3 gấp 5 lần số mol Cu(NO3)2

Vậy theo đề ta có phương trình: 188a + 101.5a = 34,65 => a = 0,05 mol

mCu(NO3)2 = 0,05.188 = 9,4 gam

Chú ý: Trong dạng toán này chúng ta cần để ý đến hệ số của phương trình.

5 DẠNG 5: DẠNG MUỐI CACBONAT TÁC DỤNG VỚI AXIT CLOHIĐRIC HOẶC AXIT SUNFURIC LOÃNG.

- Trong dạng toán này có rất nhiều cách giải nhưng tôi chọn phương pháp bảo toàn

điện tích

- Khi muối cacbonat tác dụng với HCl hoặc H2SO4 loãng thì muối cacbonat chuyển thành muối clorua hoặc muối sunfat, hay gốc CO32- chuyển thành Cl- hoặc gốc SO42 mà tổng số mol điện tích dương không đổi, Vậy theo định luật bảo toàn điện tích ta có thể biểu diễn như sau:

+ CO32-   2 Cl

Chuyờn đề: PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Mệ̃T Sễ́ DẠNG BÀI TẬP HÓA HỌC

+ CO32-   SO42

Chú ý: Chúng ta cõ̀n cõn bằng điện tích ở hai vế:

Ví dụ 11: Cho 115,0g hụ̃n hợp gồm ACO3, B2CO3, R2CO3 tỏc dụng hết với dung dịch HCl thṍy thoỏt ra 22,4 lít CO2 (đktc) Khối lượng muối clorua tạo ra trong dung dịch là:

A 142,0g B 126,0g C 141,0g D 123,0g

Hướng dẫn:

Theo định luật bảo toàn điện tích: CO32-   2 Cl

=>n Cl 2n CO 2n CO 2mol

2



Tổng khối lợng muối clorua = 115 - m CO2  m Cl  115  1 60  2 35 , 5  126gam

Ví dụ 12: Hoà tan 10g hỗn hợp 2 muối XCO3 và Y2(CO3)3 bằng dung dịch H2SO4 d ta thu đợc dung dịch A và 0,672 lít khí bay ra ở đktc Hỏi cô cạn dung dịch A thu đợc bao nhiêu gam muối khan?

A 11,08g B 8,92g C 10,33g D 11,32g

Hướng dẫn:

Theo định luật bảo toàn điện tích: nCO2 = 0,03 mol

Vậy theo định luật bảo toàn điện tích: CO32-   SO42

=>n SO2 n CO2  n CO2  0 , 03mol

Tổng khối lợng muối sunfat = 10 -m CO2  m SO2   10  0 , 03 60  0 , 03 94  11 , 08gam

6 DẠNG 6 : TÁCH NƯỚC TỪ ANCOL ĐƠN CHỨC NO.

Cú rṍt nhiều dạng bài tập tỏch nước từ ancol nhưng ở đõy tụi chỉ đề cập đến dạng bài

tập tỏch nước khi khụng cú điều kiện nhiệt độ cụ thờ̉ Ở dạng toỏn này chúng ta cần chú

ý hai vṍn đề:

Vṍn đề 1: Nếu tỏch nước một ancol no, đơn chức X ở điều kiện thích hợp thu được sản phõ̉m hữu cơ Y Biết My < Mx thỡ Y phải là anken

Vṍn đề 2: Nếu tỏch nước một ancol đơn chức X ở điều kiện thích hợp thu được sản phõ̉m hữu cơ Y Biết My > Mx thỡ Y phải là ete

Ví dụ 13: Khi đun núng một ancol no, đơn chức, mạch hở X với H2SO4 đặc trong điều kiện nhiệt độ thích hợp thu được chṍt hữu cơ Y Biết tỉ khối hơi của Y đối với X bằng 28/37 Xỏc định cụng thức phõn tử của X

A C2H5OH B C3H7OH C C4H9OH D C5H11OH

Phương phỏp giải

Theo đề: M Y M X

X

Y

37

28

Vậy phản ứng tỏch nước tạo anken

Ta cú: MY = MX - 18

 3728

X

Y

M

M X

Y d

 18 3728

X

X

M M

Mx = 74 => ancol là C4H9OH

Chú ý: Dạng toán này ta cú thờ̉ ở rụ̣ng đụ́i với các ancol đơn chức.

Ví dụ 14: Khi đun núng một ancol đơn chức, mạch hở X với H2SO4 đặc trong điều kiện