Một số phương pháp giải bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng

Mt s phng phỏp giI bi tp lp cụng thc phõn t ca cht da vo thnh phn nh lng A- Đặt vấn đề: I- Cơ sở lý luận Trong công tác giảng dạy Hoá học, nhiệm vụ chính của giáo viên là truyền thụ kiến thức cơ bản cho học sinh, rèn luyện các kỹ năng, thao tác thực hành thí nghiệm, giúp học sinh nắm vững đợc kiến thức sách giáo khoa. Song bên cạnh đó, một nhiệm vụ không kém phần quan trọng là đào tạo và bồi dỡng nhân tài cho đất nớc. Nhiệm vụ đó đợc cụ thể hoá bằng các kỳ thi học sinh giỏi các cấp hàng năm. Cấu trúc đề thi học sinh giỏi chủ yếu là câu hỏi và bài tập nâng cao, nhằm chọn đúng đối tợng học sinh khá giỏi. Trong Hoá học cơ sở lợng kiến thức mang tính bao quát, tổng thể của chơng trình Hoá học phổ thông nên bài tập nâng cao có thể phát triển ở nhiều dạng. Trong số đó, một dạng bài tập mà ta thờng xuyên gặp trong cấu trúc đề thi học sinh giỏi Huyện, Tỉnh là: Xác định công thức hoá học của chất. Cụ thể trong các đề thi HSG những năm gần đây năm nào cũng có dạng bài tập này. Đây là dạng bài tập khó luôn làm vớng mắc học sinh, bởi vậy để các em tháo gỡ đợc vớng mắc này, trong quá trình dạy bồi dỡng tôi đã tìm hiểu, nghiên cứu đa ra phơng pháp giải. Cách thức khai thác suy luận lô gíc để loại trừ các trờng hợp và chọn đợc tên chất. Theo tôi, có thể phân chia dạng này thành hai dạng bài tập nhỏ nh sau: 1- Xác định chất dựa vào thành phần định tính. 2- Xác định chất dựa vào thành phần định lợng. ở đây tôi chỉ xin trình bày cụ thể hoá dạng bài tập xác định chất dựa vào sự phân tích định lợng II-cơ sở thực tiền - Qua quá trình nghiên cứu đã giúp tôi hoàn thiện hơn về công tác bồi dỡng học sinh giỏi. Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng - Đối với học sinh: Giúp các em biết phân chia đề ra từng dạng nhỏ và định hớng đợc phơng pháp giải loại bài tập này. Trớc tình hình chung hiện nay. Việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất và đời sống ngày nay càng phát triển mạnh và mở rộng. Do đó việc cải thiện các trang thiết bị, dụng cụ máy móc. Việc đa công nghệ tiên tiến vào mọi lĩnh vực nhằm phát triển kinh tế, bảo vệ an ninh quốc phòng là rất cần thiết. Để đạt đợc mục tiêu đó thì mỗi quốc gia phải định hớng đào tạo nhân tài từ trong trờng học theo các chuyên ngành khác nhau. Chuyên ngành hoá học là một trong những chuyên ngành có nhiều ứng dụng trong thực tiễn cuộc sống. Nó phục vụ cho nhiều chuyên ngành khác phát triển. Vì vậy một việc rất cần thiết là ngay từ cấp cơ sở trong hệ thống trờng học phổ thông nên hình thành và đào tạo khối mũi nhọn bộ môn hoá học. B Giải quyết vấn đề I- Tình hình thực tiễn. Mặc dù vậy trong bộ môn Hoá học nói riêng, khi giải đề thi học sinh giỏi các em vẫn còn nhiều vớng mắc. Đặc biệt là khi gặp bài tập dạng xác định chất dựa vào sự phân tích thành phần định l- ợng. Cụ thể khảo sát về chất lợng làm bài dạng này khi cha áp dụng đề tài này vào giảng dạy nh sau: Cách giải khoa học và đúng kết quả giải không khoa học nhng đúng kết quả Không giải đợc và giải sai Số lợng 0 6 24 Tỷlệ % 0% 20% 80% ii. Nguyên nhân : Nguyên nhân dẫn đến thực tiễn đó. Một số nguyên nhân cơ bản là: - Đây là dạng bài tập khó không có cách giải mẫu mực. - Khả năng t duy suy luận lô gíc của học sinh còn cha cao, ỉ lại 2 Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng - Việc nắm kiến thức cơ bản của học sinh còn cha chắc chắn. - Kỹ năng giải bài tập dạng này cha cao. - Đây là dạng bài tập ít thấy trong quá trình học ở SGK nên đều mới với giáo viên và HS. III. Giải pháp khắc phục: Kỹ năng đợc hình thành là do rèn luyện, vậy rèn luyện học sinh ở dạng bài tập này là nh thế nào? Theo tôi nên phân chia nhỏ dạng để học sinh dễ tiếp cận nắm đợc cách giải cụ thể. Dạng này tôi chia làm hai dạng nhỏ nh sau: a) Dựa vào thành phần định lợng để xác định các chất trên chuỗi phản ứng chữ cái. b) Phân tích định lợng, dựa vào phản ứng hóa học để xác định một (hoặc vài chất trong hỗn hợp). ở mỗi dạng đều giới thiệu những bớc cơ bản để học sinh định hớng giải. * Yêu cầu: + Nắm vững tính chất lý hoá của các chất đã học + Nắm chắc cách giải bài tập cơ bản + Chịu khó t duy lô gíc - sáng tạo khi giải. Vận dụng linh hoạt nhiều phơng pháp. * Lu ý: Các ví dụ đều lấy trong các đề luyện thi học sinh giỏi. 1- Dạng bài tập dựa vào thành phần định lợng để xác định các chất trên chuỗi phản ánh chữ cái. Một số ví dụ cụ thể. 3 Cách giải: - Dựa vào dữ kiện đề cho, ( đặc biệt lu ý đến tỉ lệ về lợng) để lập ra sơ đồ mối quan hệ giữa các chất, tính toán định lợng liên quan. - Phân chia trờng hợp ( kết hợp với phân tích định tính) để loại trừ các hợp chất có liên quan, tìm ra tên các chất. - Viết phơng trình biểu diễn mối quan hệ các chất. (kiềm) Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng Bài tập 1: Khi nung nóng một lợng cân của một chất rắn A tạo ra 0,6 g chất rắn B và khí C. Sản phẩm B của sự phân huỷ đợc mang hoà tan hoàn toàn vào nớc tạo ra dung dịch chứa 0,96g chất G d. Sản phẩm khí C cho đi qua dung dịch chất Đ d tạo ra 2,76g chất E. Khi cho tơng tác dung dịch nớc của chất này với chất G tạo ra chất A và Đ . Hãy cho biết các chất A, B, C, Đ, G, E là những chất nào.Viết phơng trình phản ứng tơng ứng. Hớng dẫn: (ở đây tôi không giải cụ thể mà chỉ hớng dẫn học sinh tìm tòi lời giải) - Giáo viên hớng dẫn cho học sinh phân tích đề, ví dụ: Nhiệt phân chất A B ( rắn) .+ C ( khí), thì A thuộc loại hợp chất nào? (A phải là muối bị phân huỷ) Hơn nữa B + H 2 O d 2 G, suy ra (B là oxit bazơ và C là một oxit axit) B là oxit của nhóm kim loại nào ? ( B phải là oxit của kim loại kiềm hoặc kiềm thổ, vì các bazơ khác không tan), d 2 G thuộc loại hợp chất nào? (kiềm) - Lập sơ đồ định lợng: A o t 0,6 g oxit bazơ + oxit axit C +H 2 O +d 2 Đ (d) 0,96g d 2 chất G 2,76 g d 2 chất E A + Đ - Vì B có 2 khả năng nên phân chia trờng hợp. * Trờng hợp 1: B là oxit của kim loại kiềm + Ký hiệu B là: M 2 O 4 OM n 2 = OH n 2 = mol02,0 18 6,096,0 = OM M 2 = 30 02,0 6,0 = M = 7 Liti Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng + Viết phơng trình: ( M 2 O + H 2 O = 2MOB ) (*) + Suy nghĩ gì về lợng của B và G? (tìm đợc lợng nớc) + lập tỷ lệ số mol theo lợng nớc ? (theo phản ứng (*)) 1 mol M 2 O 1 mol H 2 O + Từ số mol, khối lợng B, tìm ra M? * Trờng hợp 2: B là oxit của kiềm thổ Ký hiệu: MO - Thực hiện tơng tự trờng hợp 1 M = 14 (loại) Vậy A là muối của Li, nhng A thoã mãn những muối nào? ( A có thể là Li 2 CO 3 hoặc Li 2 SO 3 , vì các muối còn lại của Li không phân huỷ) Suy ra các chất B, C, G ? + Dung dịch Đ tác dụng đợc vơí CO 2 hoặc (SO 2 ) thì Đ là những chất nào? + Xét các trờng hợp của Đ và của C Gồm các trờng hợp sau: Gọi M là nguyên tố kim loại trong dung dịch Đ, có hoá trị n) 1) M(OH) n + CO 2 2) M(OH) n +SO 2 3) M 2 (CO 3 ) n + CO 2 + H 2 O 4) M 2 (SO 3 ) n + SO 2 + H 2 O khi xét các trờng hợp trên, dựa vào lợng của C và Đ Suy ra khối lợng mol của kim loại M. + Ví dụ xét trờng hợp 1. 2 M(OH) n + nCO 2 M 2 (CO 3 ) n + nH 2 O Số mol CO 2 là 0,02 mol 5 (B là Li 2 O có n = 0,02mol , C là CO 2 hoặc SO 2 có n = 0,02 mol n A = 0,02 mol Đ là kiềm hoặc muối ( = CO 3 ; = SO 3 tan) Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng Suy ra n COM n )( 3 2 = )( 02,0 mol n Ta có: M = m : n 2M + 60n = 138 02,0 76,2 = M = 69 - 30n * n = 2,3 đều loại + Các trờng hợp còn lại xét tơng tự, kết quả đều không phù hợp suy ra Đ là KOH , E là K 2 CO 3 . + Các phản ứng xảy ra là: Li 2 CO 3 o t Li 2 O + CO 2 (1) Li 2 O + H 2 O LiOH (2) CO 2 + 2KOH K 2 CO 3 + H 2 O (3) K 2 CO 3 + 2 LiOH Li 2 CO 3 + 2KOH (4) Vì Li 2 CO 3 ít tan hơn K 2 CO 3 nên phản ứng (4) xảy ra Bài tập 2: Ba nguyên tố A, B, X thuộc cùng 1 nhóm các nguyên tố của hệ thống tuần hoàn, tổng số thứ tự của 2 nguyên tố đầu và cuối trong bảng hệ thống tuần hoàn là 76. Muối của axit Nitric đợc tạo thành từ các nguyên tố đó, thờng sử dụng để nhuộm màu lửa của pháo bông, pháo hoa thành màu đỏ và dung dịch của nó có môi trờng trung tính. Xác định các nguyên tố A,B, X và vị trí của nó trong bảng hệ thống tuần hoàn. Hớng dẫn: - Khi giải học sinh cần phải chú ý đến các đặc tính nh: màu lửa, môi trờng trung tính, tổng số thứ tự trong bảng hệ thống tuần hoàn + Muối ( - NO 3 ) của A, B, X có môi trờng trung tính thì 6 n = 1 M = 39 Kaly Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng A,B,X phải thuộc loại nào? - Số thứ tự (STT) STT ( A) + STT(X) = 76 Suy ra điều gì? - Màu ngọn lửa đỏ, đó là hợp chất của nguyên tố nào? - Từ đó sẽ xảy ra các cặp nào? ( Lu ý: STT A + STT X = 76) + Vì gốc - NO 3 là gốc axit mạnh nên A, B, X phải là những kim loại mạnh suy ra A, B, X chỉ có thể là kim loại kiềm hoặc kim loại kiềm thổ - vì các nhóm còn lại không có đủ 3 kim loại đều mạnh. + STT (A) + STT(X) = 76 suy ra STT của các kim loại < 76 + Màu lửa đỏ để nhuộm pháo bông là Stronti(Sr) = 38 + trong nhóm II A chỉ có STT ( Ca) + STT ( Ba) = 20 + 56 = 76 Vật A là Ca, B là Sr, X là Ba 2- Dạng bài tập xác định công thức phân tử của một chất dựa vào sự phân tích định lợng. 7 Cách giải: - B 1 : Lập công thức tổng quát dạng A x B y C z - B 2 : Dựa vào các dữ kiện ( chủ yếu đến các thành phần định tính của đề, biện luận để xác định dạng của hợp chất cần tìm.) - B 3 : Dựa vào thành phần định lợng, biện luận, chia trờng hợp để loại trừ các hợp chất có liên quan. - B 4 : Dựa vào tỷ lệ về lợng để lập ra công thức cần tìm. * Chú ý: Trên đây chỉ là 4 bớc cơ bản đợc đúc rút từ kinh nghiệm thực tế khi giải đề thi , trong khi làm cần phải linh hoạt để khai thác các dữ kiện và kết hợp nhiều phơng pháp mang tính sáng tạo để giải. Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng Bài toán1: Hợp chất đợc tạo thành bởi 3 nguyên tố có khối lợng 10,8g, ngời ta xử lý cẩn thận bằng Cl 2 . Khi đó thu đợc hỗn hợp 2 Clorua và hydroclorua mà từ đó có thể điều chế đợc 400 g dung dịch HCl 7,3%. Khối lợng tổng của clorua tạo thành là 38,4g. Xác định công thức của hợp chất đầu. Nếu biết một trong các nguyên tố có phần khối lợng trong hợp chất đều là 42,6%, còn trong clorua của nguyên tố đó 39,3%. Giải: - Khi xử lý hợp chất bằng Cl 2 tạo ra HCl - hợp chất có nguyên tố H - Giả sử hợp chất có dạng A x B y H z - Ta có m HCl = 400 x 7,3% = 29,2(g) n HCL = 5,36 2,29 = 0,8(mol) n H = 0,8(mol) m H = 0,8 (g) Khối lợng của nguyên tố A và B là 10,8 - 0,8 = 10(g) Giả sử trong hợp chất đâù nguyên tố A chiếm 42,6 % ta có: )(6,4 100 6,42 8,10 gm m A A == Mặt khác, gọi công thức muối clorua của A là ACl n nM nM M A A A 98,22 100 3,39 5,35 == + + n = 1 M A = 23 A là Na + n = 2 M A = 46 (loại) + n = 3 M A = 69 (loại) + + Các giá khác đều không thoã mãn. Vậy trong hợp chất đầu phải có Na. 8 Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng n A = n Na = 23 6,4 = 0,2 (mol) m NaCl = 0,2 x 58,5 = 11,7 (g) Suy ra m B = 10,8 - m Na - m H = 5,4 (g) Giả sử muối clorua của B có dạng BCl m ta có: khối lợng là:38,4 - 11,7 = 26,7(g) Trong đó 26,7 g muối có 5,4 g nguyên tố B 7,26 4,5 = mM mM M B B B 9 5,35 = + + m = 1 M B = 9 B là Beri ( Be) khi đó hợp chất có dạng: Na x Be y H z hợp chất này không tồn taị. + m = 2 M B = 18 (loại) + m = 3 M B = 27 B là Al khi đó hợp chất có dạng: Na x Al y H z . Số mol Al là: n Al = 27 4,5 = 0,2 (mol) Ta có: x : y : z = 0,2 : 0,2 : 0,8 = 1 : 1 : 4 Vậy Công thức hợp chất là: NaAlH 4 Các giá trị khác của m không thoã mãn. Bài toán 2 : Dùng 1,568 l H 2 phản ứng đủ với 4 g hỗn hợp hai oxit thu đợc m gam hai kim loại A và B. Cho m gam A và B ở trên vào dung dịch HCl d tạo ra 0,896l H 2 và còn 0,64g kim loại A hoá trị II. Cho A phản ứng hết với H 2 SO 4 đặc nóng thu đợc 0,224l SO 2 .Các thể tích khí đo ở đktc . a) Tìm m = ? b) Tìm công thức của hai oxit trên. Giải: a) + A có hoá trị II oxit là AO + B có hoá trị n oxit là B 2 O n 9 Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng + 2 H n = )(07,0 4,22 508,1 mol= Phản ứng: H 2 + AO A + H 2 O (1) nH 2 + B 2 O n 2B + nH 2 O (2) Theo (1) và (2) : OH n 2 = 2 H n OH m 2 = 0,07 . 18 = 1,26 (g) m (A, B) = 4 + 0,14 - 1,26 = 2,88 (g) b) A phản ứng với H 2 SO 4 A + 2H 2 SO 4 ASO 4 + 2H 2 O + SO 2 (3) Theo (3) ta có: n A = 2 SO n = 0,01 (mol) Suy ra M A = 64 01,0 64,0 = A là Cu và oxit của A là CuO Khối lợng B là: 2,28 - 0,64 = 2,24 (g) 2 H n sinh ra là: )(04,0 4,22 896,0 mol= - Phản ứng B với HCl là: B + nHCl BCl n + 2 2 H n (4) Theo (4) : n B = )( 08,0 mol n Suy ra: M B = n n 28 08,0 .4,22 = + n = 1: M B = 28 (loại) + n = 2: M B = 56 ( vậy B là Fe) + n = 3: M B = 84 ( loại) Vậy B là Fe. 10 [...]... z 4 2 2 Dựa vào dữ kiện bài toán đa về số mol lập tỷ lệ tơng đơng suy ra x, y, 15 Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng Bài tập 1: Đốt cháy 4,5 g hợp chất hửu cơ A Biết A chứa C, H, 0 và thu đợc 9,9g khí C02 và 5,4g H20 Lập công thức phân tử của A Biết khôí lợng phân tử A bằng 60 Giải Dựa vào % khôí lợng các nguyên tố: Công thức phân tử có dạng... mol = 22,4 11 Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng Bài 1: Phân tích một hợp chất vô cơ A có thành phần % theo khôí lợng của đồng là 40%; lu huỳnh 20% và oxy là 40% Xác định công thức hoá học của A Giải Vì % Cu + % S + % 0 = 40 + 20 + 40 = 100% Nếu A chỉ có Cu, S và O Gọi công thức của A là: CuxSy0z Ta có tỷ lệ số mol các nguyên tố Cu; S; 0 là X:y:z... 26,67% Lập tỷ lệ : y 12 x z 60 = = = 60 13,33 26,27 100 > x = 3; y = 8; z=1 Cách 2: Các em tự làm tơng tự Cách 3: Dựa vào phơng trình phản ứng cháy tổng quát Công thức hợp chất hửu cơ có dạng : CxHy0z Theo đề ra ta có Số mol của A : nA = 4,5 = 0,075mol 60 Số mol của C02 nC 0 = 2 9,9 = 0,225mol 44 Số mol của H20 : 16 Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định. .. có công thức hoá học CuS04 Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 13,6g hợp chất A, thì thu đợc 25,6 g S02 và 7,2g H20 Xác định công thức A Giải Hợp chất A có nguyên tố là S và H (vì khi đốt tạo ra S02 và H20 ) và có thể có oxy Theo đề ta có khôí lợng nguyên tố S và H là nS 0 2 = 25,6 = 0,4mol = n s 64 ms = 0,4 32 = 12,8 (g) 12 Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định. .. (mol) x (mol) 13 Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng Suy ra ta có hệ số : x A = 7,2 (1) x = 6,72 : 22,4 = 0,3 (2) Thế (2) vào (1) ta có A = 7,2 : 0,3 = 24 Vậy A là kim loại Mg Bài 2: Hoà tan một lợng ôxit kim loại hoá trị II bằng dung dịch H2S04 10% vừa đủ thu đợc một dung dịch muối có nồng độ 11,8% Tìm tên o xít đủ dùng Giải Đặt công thức ôxít đã... xy Gọi công thức Sx Hy ta có x : y = 0,4 : 0,8 = 1: 2 Công thức đơn giản nhất của A là SH2 hay H2S Bài 3: Xác định công thức của chất có thành phần theo khôí lợng sau: a 2,04%H; 32,65% S và 65,31% 0 b Phân tích một muối vô cơ có chứa 17,1% Ca; 26,5 % P; 54,7%0 và a % H (Học sinh tự làm bài tập này ) Dạng 2: tìm công thức hoá học bột chất dựa vào phơng trình phản ứng hoá học: - Đặt công thức chất đã... cách giải nhng cha thành thạo 13 43% Hiểu và giải thông thạo Số lợng Tỷ lệ 17 57% Cha biết cách giải 0 0% Cụ thể trong năm học 2005 - 2006 chỉ có 3 em đạt học sinh giỏi cấp Huyện nhng năm nay 2006 - 2007 có đợc 6 em đạt học sinh giỏi cấp Huyện đạt100% 17 Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng C - Kết luận: Qua kết quả của việc áp dụng tài liệu này vào. .. rắn thấy nồng độ của muối trong nớc lọc là : 34,7% Xác định công thức muối rắn tách ra trong thí nghiệm Dạng 3: Lập Công thức phân tử của hợp chất hửu cơ gồm các nguyên tố: C, H, 0 - Dạng đốt cháy (hay phân tích ) a (g) một hợp chất hửu cơ A gồm C, H , 0 ta thu đợc b (g) C02 và c (g) H20 Lập công thức của A, Biết khối lợng phân tử của A là (MA) - Để giải bài toán dạng này ta có thể dùng một trong ba cách... phản ứng vẫn còn 1 phần A cha tan hết Cũng 2,4 A nếu tác dụng với 125ml dung dịch HCl 2M thấy sau phản ứng vẫn còn d axít Xác định kim loại A Bài 4 Hoà tan hoàn toàn 4g một ôxít kim loại hoá trị 3, bằng dung dịch HN03 37,8 %( vừa đủ ) thu đợc dung dịch muối có nồng độ 41,72% a Tìm công thức ôxít đã dùng 14 Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng b Làm... 3 Công thức oxit sắt là: Fe2O3 Ngoài 2 dạng chính mà tôi đã trình bày ở trên, trong quá trình học các em còn làm quen vớixByCz có chứa vềkhác về lập là a% ;tác khôí lMột hợp chất vô cơ A một số dạng khôí lợng A công % hoá học ợng B là b%; % dựa theo thành phần địnhC% Ta cólà lệ về số mol các của một chất khôí lợng là % khôí lợng là lợng đó tỷ nguyên tố: Dạng 1: Xác định công thức của 1 chất dựa vào . quan hệ các chất. (kiềm) Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng Bài tập 1: Khi nung nóng một lợng cân của một chất rắn A tạo ra 0,6 g chất rắn. trị các chỉ số cần tìm. L u ý: Số gam Số mol = Khôí lợng mol Số lít (đktc) Số mol = 22,4 Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng Bài 1: Phân. + + Dựa vào dữ kiện bài toán đa về số mol lập tỷ lệ tơng đơng suy ra x, y, z. Một số phơng pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lợng Bài tập 1: Đốt