Sử dụng bất phương trình để giải bài tập hóa học.pdf

Đề thi Đại học Cao đẳng môn Hóa hàng năm của Bộ Giáo dục Đào tạo, có những bài tập không thể sử dụng các phương pháp giải bài tập thông thường để giải mà học sinh phải sử dụng bất phương trình hay phương pháp khoảng giá trị để giải. Sự xuất hiện các câu hỏi liên quan đến bất phương trình trong đề thi không có nhiều, nhưng khi đề thi có thì thường là khó, mất nhiều thời gian để giải nó. Sau nhiều năm dạy ôn thi Đại học Cao đẳng, tôi tích lũy được phương pháp giải bài tập hóa học “ Sử dụng bất phương trình trong giải bài tập Hóa học THPT ” mong muốn được trình bày trước đồng nghiệp và học sinh.

Sáng kiến kinh nghiệm SỬ DỤNG BẤT PHƢƠNG TRÌNH ĐỂ GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC THPT ThS. Phạm Công Vụ Trường THPT Yên Lạc- Vĩnh Phúc Phạm Công Vụ Trường THPT Yên Lạc- Vĩnh Phúc 1 Chƣơng I. ĐẶT VẤN ĐỀ. I. Lí do chọn đề tài. Từ khi Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức kì thi Đại học - Cao đẳng, thi tốt nghiệp THPT bằng hình thức trắc nghiệm. Môn Hóa học xuất hiện nhiều bài tập khó, làm thế nào để học sinh hiểu bản chất và giải nhanh bài tập này? Đây là câu hỏi khó cho nhiều giáo viên tham gia giảng dạy. Đề thi Đại học - Cao đẳng môn Hóa hàng năm của Bộ Giáo dục- Đào tạo, có những bài tập không thể sử dụng các phương pháp giải bài tập thông thường để giải mà học sinh phải sử dụng bất phương trình hay phương pháp khoảng giá trị để giải. Sự xuất hiện các câu hỏi liên quan đến bất phương trình trong đề thi không có nhiều, nhưng khi đề thi có thì thường là khó, mất nhiều thời gian để giải nó. Câu hỏi liên quan đến bất phương trình trong đề thi thường liên quan đến lí thuyết về andehit, este, ankan,ancol… Sau nhiều năm dạy ôn thi Đại học - Cao đẳng, tôi tích lũy được phương pháp giải bài tập hóa học “ Sử dụng bất phƣơng trình trong giải bài tập Hóa học THPT ” mong muốn được trình bày trước đồng nghiệp và học sinh. II. Mục đích của đề tài. Giúp cho học sinh nắm chắc được bản chất mối liên hệ giữa số mol các chất trong phương trình phản ứng, từ đó các em sử dụng bất phương trình trong giải bài tập Hóa học, rèn luyện kỹ năng giải bài tập nói chung và bài tập dạng này nói riêng. Phát huy tính tích cực và tạo hứng thú cho học sinh trong học tập đặc biệt là trong giải bài tập hoá học, góp phần nâng cao chất lượng dạy - học hoá học của giáo viên và học sinh. Khi hoàn thành một bài tập nhanh chóng, học sinh có tinh thần phấn chấn, phấn khởi để làm những bài tập tiếp theo. Học sinh hứng thú trong học tập, các em tìm thấy niềm vui, hạnh phúc trong cuộc sống và các em sẽ phấn đấu thành con người có ích trong gia đình và xã hội. Làm những bài tập khó sẽ rèn luyện tư duy của học sinh phát triển, khả năng suy nghĩ trước một vấn đề tốt hơn. Phạm Công Vụ Trường THPT Yên Lạc- Vĩnh Phúc 2 III. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. Đề tài này chỉ đề cập đến hai dạng bài tập khó là điện phân dung dịch và sử dụng bất phương trình trong giải bài tập Hóa học, những nội dung khác của đề tài sẽ được nghiên cứu trong thời gian tới. Nội dung của lý thuyết vài tập vận dụng của đề tài dành cho học sinh THPT và các lớp ôn thi Đại học - Cao đẳng, và được lấy từ đề thi Đại học - Cao đẳng hàng năm do Bộ Giáo dục và Đào tạo ra đề và một số bài tập trong các đề thi thử của các trường THPT. IV. Phƣơng pháp nghiên cứu. Tìm hiểu quá trình giải bài tập của học sinh trong khi dạy học, đúc rút kinh nghiệm của bản thân. Nghiên cứu sách giáo khoa và các sách nâng cao, tài liệu tham khảo về phương pháp giải bài tập Hóa học. Trao đổi với đồng nghiệp để có phương pháp chung nhất. Phạm Công Vụ Trường THPT Yên Lạc- Vĩnh Phúc 3 Chƣơng II. NỘI DUNG I. Thực trạng nghiên cứu của đề tài. Hiện nay, các phương pháp giải bài tập Hóa học của các tác giả trong nước đều đưa ra các phương pháp: Bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố, tăng giảm khối lượng, phương pháp qui đổi, phương pháp đồ thị, phương pháp trung bình, phương pháp điện phân….Tôi chưa tìm thấy có tác giả nào sử phương pháp sử dụng bất phương trình để giải bài tập Hóa. Trong các lời giải chi tiết đề thi Đại học - Cao đẳng hàng năm mà các thầy cô giáo đưa ra, chỉ nêu ra lời giải của bài tập đó, chưa đưa ra cơ sở lý thuyết cụ thể nào. II. Cơ sở lý thuyết của đề tài. M 1. Khèi lîng hçn hîp Tæng sè mol hçn hîp Giá trị M nằm giữa khối lượng mol của hai chất. CS Tæng sè mol nguyªn tö cacbon trong hçn hîp è Tæng sè mol hçn hîp 2. Giá trị số C nằm giữa số nguyên tử C của hai chất. SH Tæng sè mol nguyªn tö hidro trong hçn hîp è Tæng sè mol hçn hîp 3. Giá trị số H nằm giữa số nguyên tử H của hai chất. 4. Cho hỗn hợp hai andehit đơn chức tác dụng với AgNO 3 /NH 3 dư, nếu có 2 n Ag Sè mol hçn hîp   Hỗn hợp có HCHO. HCHO + 4AgNO 3 + 6NH 3 +2H 2 O  (NH 4 ) 2 CO 3 + 4NH 4 NO 3 + 4Ag. RCHO + 2AgNO 3 + 3NH 3 +H 2 O 3 NHdd  2Ag+ 2NH 4 NO 3 + RCOONH 4 . 5. Cho hỗn hợp hai este đơn chức tác dụng dung dịch NaOH, nếu có NaOH pu 1 n Sè mol hçn hîp   Hỗn hợp có este của phenol. Phạm Công Vụ Trường THPT Yên Lạc- Vĩnh Phúc 4 6 4 2 o t RCOONa R'OH. o t RCOONa R'C H ONa H O 4 6 RCOOR'+NaOH RCOOC H R'+2NaOH     6. Đối với phản ứng cháy, nếu có 22 H O CO nn thì chất là ankan hoặc ancol no, amin no hoặc hỗn hợp các ankan, các ancol no; hỗn hợp ancol no, ankan với các chất andehit no đơn, axit no đơn, este no đơn. III. Một số bài tập vận dụng. Phương pháp chung: Dùng bất phương phương trình để tìm khoảng giá trị các đại lượng M, M , số C , số H , tính tỉ lệ n Ag n hh , quan hệ n , n H O CO 22 Bài 1. Cho 1,9 gam hỗn hợp muối cacbonat và hiđrocacbonat của kim loại kiềm M tác dụng hết với dung dịch HCl (dư), sinh ra 0,448 lít khí (ở đktc). Kim loại M là A. Na. B. K. C. Rb. D. Li. Giải Bài toán có 3 ẩn là số mol và M, trong khi chỉ lầm được 2 phương trình. Vì vậy ta phải sử dụng M . MHCO 3 , M 2 CO 3 + HClMCl + CO 2 +H 2 O. 2 CO 0,448 = = 0,02 mol 22,4 n muèi =n ; 1,9 M = = 95 M+61 M 2M+60 0,02 muèi     18,5<M<34 M lµ Na. Phm Cụng V Trng THPT Yờn Lc- Vnh Phỳc 5 Bi 2. Cho 7,1 gam hn hp gm mt kim loi kim X v mt kim loi kim th Y tỏc dng ht vi lng d dung dch HCl loóng, thu c 5,6 lớt khớ (ktc). Kim loi X, Y l A. Natri v magie. B. Liti v beri. C. Kali v canxi. D. Kali v bari. Gii Bi toỏn cú 3 n l s mol v M, trong khi ch lm c 2 phng trỡnh. Vỡ vy ta phi s dng M . n = a; n = b XY + + 2+ X,Y + H A + Y + H . 2 Đặt 5,6 a+2b .2=0,5 22,4 a+b < a+2b=0,5 < 2a+2b 0,25 a+b <0,5 7,1 14,2 M 28,4. Bảo toàn e có ab Chọn đáp án A. Bi 3. X l kim loi nhúm IIA. Cho 1,7 gam hn hp gm kim loi X v Zn tỏc dng vi lng d dung dch HCl, sinh ra 0,672 lớt khớ H 2 (ktc). Mt khỏc, khi cho 1,9 gam X tỏc dng vi lng d dung dch H 2 SO 4 loóng, thỡ th tớch khớ hiro sinh ra cha n 1,12 lớt (ktc). Kim loi X l: A. Ca. B. Ba. C. Sr. D. Mg. Gii Bi toỏn cú 4 n l s mol v M X , trong khi ch lp c 2 phng trỡnh v mt bt phng trỡnh. n =a; n = b X Zn + 2+ 2+ X, Zn + H A + Zn + H . 2 0,672 a+2b .2=0,06 22,4 Đặt Bảo toàn e có 2 Phạm Công Vụ Trường THPT Yên Lạc- Vĩnh Phúc 6 1,7 M M 56,7 M . X Zn 0,03 X + H SO XSO + H 2 4 4 2 1,9 gam < 0,05 mol      1,9 0,05 M 38. X M X M 40 X X lµ Ca.        Bài 4. Hỗn hợp M gồm axit cacboxylic X, ancol Y (đều đơn chức, số mol X gấp hai lần số mol Y) và este Z được tạo ra từ X và Y. Cho một lượng M tác dụng vừa đủ với dd chứa 0,2 mol NaOH, tạo ra 16,4 gam muối và 8,05 gam ancol. Công thức của X và Y là A. HCOOH và CH 3 OH B. CH 3 COOH và CH 3 OH C. HCOOH và C 3 H 7 OH D. CH 3 COOH và C 2 H 5 OH Giải Đặt số mol: RCOOH 2a: (mol); R’OH: a(mol); RCOOR’: b(mol). RCOOH + NaOHRCOONa +H 2 O. RCOOR’ + NaOHRCOONa + R’OH. RCOONa R 3 2a + b = 0,2 mol 16,4 M = = 82 M = 15; CH ; 0,2 à đ RCOONa NaOH 3 n = n R lµ X l CH COOH. Lo¹i ¸p ¸n A vµ C.   1 (2a + b) < n = a + b < 2a + b R'OH 2 0,1 < n < 0,2; 40,25 M 80,5. R'OH ancol đ đáp án . sau ph¶n øng Lo¹i ¸p ¸n B, Chän    D Phạm Công Vụ Trường THPT Yên Lạc- Vĩnh Phúc 7 Bài 5. Cho 4,6 gam một ancol no, đơn chức phản ứng với CuO nung nóng, thu được 6,2 gam hỗn hợp X gồm anđehit, nước và ancol dư. Cho toàn bộ lượng hỗn hợp X phản ứng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO 3 trong NH 3 , đun nóng, thu được m gam Ag. Giá trị của m là A. 16,2 B. 43,2 C. 10,8 D. 21,6 Giải RCH 2 OH + CuO  RCHO + Cu + H 2 O. a a a a a (mol) 4,6+80 a=6,2+64a a = 0,1mol 4,6 n 0,1 M 46. ancol ancol 0,1        Ancol là CH 3 OH HCHO + 4AgNO 3 + 6NH 3 +2H 2 O  (NH 4 ) 2 CO 3 + 4NH 4 NO 3 + 4Ag.  mAg = 4.0,1.108 = 43,2 Bài 6. Cho X và Y là hai axit cacboxylic mạch hở, có cùng số nguyên tử cacbon, trong đó X đơn chức, Y hai chức. Chia hh X và Y thành hai phần bằng nhau. Phần một tác dụng hết với Na, thu được 4,48 lít khí H 2 (đktc). Đốt cháy hoàn toàn phần hai, thu được 13,44 lít khí CO 2 (đkc). Phần trăm khối lượng của Y trong hỗn hợp là A. 28,57% B. 57,14% C. 85,71% D. 42,86% Giải 2 RCOOH 2 R'(COOH) 2 à à OOH) ; X l RCOOH; n = a. Y l R'(C n = b. 2RCOOH+2Na 2RCOONa H . a (mol) a/2(mol)  R'(COOH) +2Na R'(COONa) H . 2 2 2 b (mol) b (mol)  4,48 a+2b .2=0,4 (1) 22,4 a+b < a+2b=0,4 < 2a+2b 0,6 0,6 0,6 0,2 a+b <0,4 C . 0,4 0,2ab          Phạm Công Vụ Trường THPT Yên Lạc- Vĩnh Phúc 8 Vì X, Y cùng C C=2. CTCT của Y: HOOC-COOH, của X là CH 3 COOH Từ phản ứng cháy, bảo toàn cacbon có 2a + 2b = 0,6 (2) Giải (1), (2) được a = 0,2, b = 0,1 Y 0,1.90 %m .100 0,1.90 0,2.60   42,86 . Bài 7. Hỗn hợp M gồm một anken và hai amin no, đơn chức, mạch hở X và Y là đồng đẳng kế tiếp (M X < M Y ). Đốt cháy hoàn toàn một lượng M cần dùng 4,536 lít O 2 (đktc) thu được H 2 O, N 2 và 2,24 lít CO 2 (đktc). Chất Y là A. etylamin. B. propylamin. C. butylamin. D. etylmetylamin. Giải nCO + nH O 22 CH O n 2n 2 2m+3 1 C H N mCO + H O + N m 2m+3 2 2 2 22           Bảo toàn nguyên tố: 2 2 2 H O O CO n 2.n 2.n 2.0,2025 2.0,1 0,205 mol            3 n n n 0,205 0,1 0,105 H O CO amin 2 22 n 0,07 amin  nn CO CO 0,1 22 C 1,43 n + n n 0,07 anken amin amin Sè      Có một chất có 1C, đó là CH 3 NH 2 . Hai amin là CH 3 NH 2 (X) và C 2 H 5 NH 2 (Y). Bài 8. Hỗn hợp M gồm ancol no, đơn chức, mạch hở X và hiđrocacbon Y. Đốt cháy hoàn toàn một lượng M cần dùng vừa đủ 0,07 mol O 2 , thu được 0,04 mol CO 2 . Công thức phân tử của Y là. A. C 3 H 8 . B. C 2 H 6 . C. C 4 H 10 . D. CH 4 . Giải Đặt CTPT ancol: C n H 2n+2 O, số mol: x. Hidrocacbon: C p H 2p+2 , số mol: y. Phạm Công Vụ Trường THPT Yên Lạc- Vĩnh Phúc 9 Sử dụng bảo toàn khối lượng có hệ: nx + py=0,04 0,07.2 0,04.2 ( 1) ( 1)         x n x p y  y =0,02. 0,04 0,04 C = < =2 x+y y Sè Hỗn hợp có một chất có 1C. +) Ancol là CH 4 O. x + 0,02 p =0,04p <2p=1; CH 4 . + Hidrocacbon là CH 4 . n.x + 0,02= 0,04. Thỏa mãn. Vậy Y là CH 4 . Bài 9. Hai chất hữu cơ X và Y, thành phần nguyên tố đều gồm C, H, O, có cùng số nguyên tử cacbon (M X < M Y ). Khi đốt cháy hoàn toàn mỗi chất trong oxi dư đều thu được số mol H 2 O bằng số mol CO 2 . Cho 0,1 mol hỗn hợp gồm X và Y phản ứng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO 3 trong NH 3 , thu được 28,08 gam Ag. Phần trăm khối lượng của X trong hỗn hợp ban đầu là A. 60,34% B. 78,16% C. 39,66% D. 21,84% Giải Do khi đốt cháy mỗi chất X, Y đều thu được số mol H 2 O bằng số mol CO 2 vậy X, Y đều là no, đơn chức và n Ag 28,8 2,6 n 108.0,1 hh   Hỗn hợp phải có HCHO: x mol và một chất khác có một nguyên tử C, tráng bạc đó là HCOOH: y mol. HCHO + AgNO 3 /NH 3  4Ag. x 4x HCOOH+ AgNO 3 /NH 3  2Ag y 2y [...]... nhận ra một số bài tập sử dung phương pháp này 19 Phạm Công Vụ Trường THPT Yên Lạc- Vĩnh Phúc Chƣơng III KẾT LUẬN I Kết luận chung Nghiên cứu cơ sở lí thuyết của các quan hệ tỉ lệ mol trong hóa học Từ đó rút ra các bước thông thường để giải nhanh một bài toán có bất phương trình Đưa ra được các dạng bài tập cơ bản nhất và hướng dẫn giải chi tiết, ngắn gọn các dạng bài tập đó Trong quá trình giảng dạy... được tôi áp dụng vào giảng dạy ở trường THPT Yên Lạc như sau: Lớp 11A4, năm học 202-2013 kiểm tra 10 bài trong các bài nói trên, cho kết quả: Sĩ số Giải nhanh Giải được Không giải được 45 25 15 5 Lớp 12A4, năm học 2013-2014 kiểm tra 20 bài trong các bài nói trên, cho kết quả: Sĩ số Giải nhanh Giải được Không giải được 40 30 9 1 Học sinh hiểu được phương pháp, vận dung để làm nhanh một bài tập hóa học,... giảng dạy và ôn luyện thi với việc áp dụng phương pháp trên tôi thấy khả năng giải bài tập dùng bất phương trình của học sinh đã được nâng cao, các em hứng thú hơn trong học tập và với đối tượng là học sinh trung bình khá thì số học sinh hiểu và có kỹ năng giải được các dạng bài tập trên là tương đối Đặc biệt, được đồng nghiệp xem đây là một tài liệu rất bổ ích dùng để bổ trợ cho học sinh ôn thi vào Đại... Kiến nghị và đề xuất Để học sinh nắm được cách giải nhanh các dạng bài tập trắc nghiệm môn Hóa ở trường phổ thông + Giáo viên phải thường xuyên trau rồi kiến thức nâng cao kỹ năng giải toán + Hệ thống hoá kiến thức Hệ thống bài tập phải từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp + Đối với học sinh phải nắm chắc kiến thức có khả năng phân tích từ những bài tập đơn giản mở rộng ra các bài tập khó hơn + Không... 62,5% 0,04 Bài 15 Hỗn hợp X gồm hai ancol no, đơn chức, mạch hở, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng Oxi hóa hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp X có khối lượng m gam bằng CuO ở nhiệt độ thích hợp, thu được hỗn hợp sản phẩm hữu cơ Y Cho Y phản ứng với một lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, thu được 54 gam Ag Giá trị của m là: 13 Phạm Công Vụ A 8,1 Trường THPT Yên Lạc- Vĩnh Phúc B 8,5 C 15,3 D 13,5 Giải Oxi hóa X tạo... để làm chủ kiến thức tự tin trước bài giảng và học sinh + Hoá học là môn khoa học thực nghiệm vì vậy để khắc sâu kiến thức cho học sinh, giáo viên thường xuyên làm các thí nghiệm chứng minh, cho học sinh thực hành thí nghiệm + Kiến thức của học sinh chỉ bền vững khi kĩ năng được thiết lập mà để hình thành những kĩ năng cho học sinh thì không có gì khác ngoài quá trình rèn luyện Bồi dưỡng thường xuyên... 16 Phạm Công Vụ Trường THPT Yên Lạc- Vĩnh Phúc Bài 20 X là một ancol no, mạch hở Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol X cần 5,6 gam oxi, thu được hơi nước và 6,6 gam CO2 Công thức của X là: A C3H7OH B C3H6(OH)2 C C3H5(OH)3 D C2H4(OH)2 Giải nCO2 =0,15; nX =0,05  nH2O =0,2 CTPT X: C3H8On C3H8On + O2  0,05 0,175 CO2 + H2O 0,15 0,2 Bảo toàn O  n=3 X là C3H8O3 Bài 21 Chia 11,36 gam hh hai andehit đơn chức X... HCHO và CH3COOCH3 D CH3CHO và CH3COOCH3 Giải n CO  n H O  0,13 2 2 Hỗn hợp M gồm X, Y no đơn CnH2nO, CmH2mO2 + O2  CO2 + H2O x y 0,155 0,13 0,13 x+ y = 0,05 (*) Bảo toàn O có x+ 2y = 0,08 mol (**)  x= 0,02 và y=0,03 Kết hợp với n Ag nM 2  Hỗn hợp không có HCHO mà có CH3CHO và CmH2mO2 (có khả năng tráng bạc) Bảo toàn C có 2x+ my = 0,13 m=3 Bài 14 Oxi hóa 0,08 mol một ancol đơn chức, thu được... cacboxylic, một anđehit, ancol dư và nước Ngưng tụ toàn bộ X rồi chia làm hai phần bằng nhau Phần một cho tác dụng hết với Na dư, thu được 0,504 lít khí H2 (đktc) Phần hai cho phản ứng tráng bạc hoàn toàn thu được 9,72 gam Ag Phần trăm khối lượng ancol bị oxi hóa là A 50,00% B 62,50% C 31,25% D 40,00% Giải RCH2OH x  RCHO + H2O x x 12 Phạm Công Vụ RCH2OH Trường THPT Yên Lạc- Vĩnh Phúc  RCOOH + H2O y y y... Công Vụ Trường THPT Yên Lạc- Vĩnh Phúc Bài 11 Cho 3,12 gam ankin X phản ứng với 0,1 mol H2 (xúc tác Pd/PbCO3, t0), thu được hỗn hợp Y chỉ có hai hiđrocacbon Công thức phân tử của X là? A C2H2 B C5H8 C C4H6 D C3H4 Giải: Pb / PbCO3  CnH2n -2 + H2  0,1+x mol 0,1 mol CnH2n , 0,1 mol CnH2n -2 x mol 3,12 3,12   31, 2 0,1  x 0,1  Ankin là C 2 H 2 Mankin  Bài 12 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm . thi Đại học - Cao đẳng môn Hóa hàng năm của Bộ Giáo dục- Đào tạo, có những bài tập không thể sử dụng các phương pháp giải bài tập thông thường để giải mà học sinh phải sử dụng bất phương trình. giữa số mol các chất trong phương trình phản ứng, từ đó các em sử dụng bất phương trình trong giải bài tập Hóa học, rèn luyện kỹ năng giải bài tập nói chung và bài tập dạng này nói riêng. Phát. nào sử phương pháp sử dụng bất phương trình để giải bài tập Hóa. Trong các lời giải chi tiết đề thi Đại học - Cao đẳng hàng năm mà các thầy cô giáo đưa ra, chỉ nêu ra lời giải của bài tập