Sử dụng phương pháp đồ thị để giải một số dạng bài toán hoá học vô cơ

Sáng ki n kinh nghi m S - D NG PHƯƠNG PHÁP Gv : Nguy n Th Liên Hương THI GI I M T S D NG BÀI TỐN HĨA H C VÔ CƠ PH I LÝ DO CH N N I: M U TÀI Trong trình d y h c mơn Hóa h c, bên c nh vi c n m v ng lý thuy t, t p hóa h c c coi m t ph n không th thi u vi c c ng c ki n th c, rèn luy n nh ng kĩ b n cho h c sinh Thông qua vi c gi i t p, h c sinh rèn luy n tính tích c c, trí thơng minh, t l p, sáng t o, b i dư ng h ng thú h c t p mơn Hóa h c Vi c gii i tốn hóa h c s k t h p nhu n nhuy n gi a hi n tư ng b n ch t hóa h c mà m i t p l i có th có nhi u phương pháp gi i khác N u bi t l a ch n phương pháp h p lý, s giúp h c sinh n m v ng b n ch t c a hi n tư ng hoá h c, ti t ki m c th i gian ưa áp án xác nh t Qua nhi u năm gi ng d y nh n th y r ng, kh gi i tốn Hóa h c c a em h c sinh h n ch , c bi t áp d ng phương pháp gi i nhanh Khi gi i t p hóa h c , h c sinh thư ng g p nh ng khó khăn d n n thư ng gi i r t dài dịng, n ng n v m t tốn h c khơng c n thi t th m chí khơng gi i c q nhi u n s Nguyên nhân h c sinh chưa tìm hi u rõ, chưa n m v ng phương pháp gi i h p lý H c, Cao ng nh lu t hố h c ưa c bi t v i b mơn Hóa H c kỳ thi TNPT hay i thi 100% tr c nghi m, v i th i gian làm ng n s lư ng câu h i nhi u(50 câu /90 phút) vi c s d ng phương pháp gi i nhanh , có hi u qu l i có ý nghĩa v i em c bi t qua q trình ơn thi H-C nhi u khóa tơi nh n th y em h c sinh thư ng g p r t nhi u khó khăn,lúng túng t t nhiên k t qu c a tốn khơng t c u c u vi c gi i quy t d ng t p : S c khí CO2 ( ho c SO2) vào dung d ch ch a Ca(OH)2 ( ho c Ba(OH)2 ); Rót t t dung d ch ki m d n dư vào dung d ch ch a mu i Al3+ ( ho c Zn2+); R i m r ng cho d ng toán s c khí CO2 vào dung d ch h n h p g m Ca(OH)2 NaOH … Th c sư dây nh ng Sáng ki n kinh nghi m - Gv : Nguy n Th Liên Hương d ng t p khó v i h c sinh (do em không n m r d nh m l n th t ph n ng hóa h c x y d n c b n ch t c a toán c ng n vi c l a ch n sai áp án) l i thư ng g p kì thi H – C Là m t giáo viên v i mong mu n tìm cho h c sinh cách gi i t t nh t nhanh nh t nên c ng ã tham kh o nhi u tài li u k t h p v i kinh nghi m q trình ơn thi H-C nhi u năm, tơi nh n th y phương pháp tốn th r t có hi u qu cho nh ng d ng trên.Khi gi i theo phương pháp này, em có th nhìn vào c q trình ph n ng x y th hi u th em suy c ng th i t phương pháp công th c gi i nhanh cho d ng tốn ó, r t phù h p v i hình th c thi tr c nghi m hi n V i lí nên tơi ch n GI I M T S tài: "S D NG PHƯƠNG PHÁP D NG BÀI TỐN HĨA H C VƠ CƠ " làm THI tài sáng ki n kinh nghi m c a II M C ÍCH C A - TÀI Th y c t m quan tr ng c a vi c gi i t p hóa h c vi c d y h c Hóa h c - Trình bày m t s tốn v CO2 ho c SO2 tác d ng v i dung d ch Ba(OH)2, ho c (Ca(OH)2), toán cho muối Al3+ tác dụng với dung dịch kiềm thu đợc kết tủa, toán cho muối AlO tác dụng với dung dịch axit thu đợc kết tủa.T ú m r ng cho toán dung d ch h n h p ch t - H c sinh n m c m t phương pháp gi i nhanh i v i tốn tr c nghi m vơ III PH M VI ÁP D NG: - Phương pháp tài c áp d ng cho l p ôn thi H-C d y chuyên kim lo i ki m, ki m th ,nhôm Sáng ki n kinh nghi m - - Gv : Nguy n Th Liên Hương Thông qua h th ng t p ưa làm cho h c sinh hi u, rèn luy n v n d ng chúng làm t p tr c nghi m khách quan PH I CƠ S N II: N I DUNG LÝ THUY T C A PHƯƠNG PHÁP Phương pháp th gi i tốn hóa h c phương pháp d a vào th mô t s ph thu c c a s n ph m (thư ng s mol ch t k t t a, ch t bay hơi) vào ch t tham gia ph n ng xác xác tam giác nh yêu c u c a toán T th có nhi u phương pháp khác nh giá tr c n tính : suy cơng th c gi i nhanh ,s d ng t l c a ng d ng ( d a vào nh lý Talet)… Phương pháp ã c s d ng r t hi u qu vào m t s d ng t p sau: D¹ng 1: Th i t t khí XO2 (X : C ho c S ) n dư vào dung dÞch ch a a mol M(OH)2, (M : Ca ho c Ba ) thu đợc b mol kết tủa a Điều kiện toán: TÝnh sè mol hay thÓ tÝch Oxit axit XO2 biÕt s mol M(OH)2 vµ s mol MCO3 , nhiên tùy thuộc vào toán mà vận dụng đà biết thông số tìm thông số lại Nh cho biết số mol XO2 sè mol M(OH)2 TÝnh khèi lưỵng kÕt tđa MCO3 Ta có phản ứng hóa học x y sau: XO2 + M(OH)2 → MXO3↓ + H2O (1) MXO3 + XO2 + H2O → M(HXO3)2 (2) b.Phương pháp v th : Gi s cho bi t s mol M(OH)2 a mol + Tr c x bi u th s mol XO2 + Tr c y bi u th s mol MXO3↓ + T x ch n hai i m có giá tr a 2a,tr c y ch n m t i m có giá tr a + T i i m a c a tr c x t i i m a c a tr c y k vng góc chúng giao t i i m A + T i t a A(a,a) l n lư t n i v i to O(0,0) i m (2a,0) ta c tam giác vuông cân nh A Gi s cho bi t s mol k t t a MXO3 b mol (0< b    n CO2(max) = n mol = 2a − b mol • T ó m r ng cho d ng toán : S c XO2 (X : C,S) vào dung d ch h n h p M(OH)2 (M : Ca, Ba) NaOH ( Ho c KOH) Nói chung cách v th c ng gi ng toán hư ng d n cho H c sinh v cách tính s mol D¹ng 2: Rót t t dung d ch ki m thu c b mol k t t a n dư vào dung d ch ch a a mol mu i Al3+( ho c Zn2+ ) a) i u ki n: Tính n OH− bi t n Al3+ n Al(OH)3 : Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 Al(OH)3 + OH- → [Al(OH)4]b) Cách v (1) (2) th : Gi s cho bi t s mol Al3+ a mol + Tr c x bi u th s mol OH+ Tr c y bi u th s mol Al(OH)3↓ Sáng ki n kinh nghi m - Gv : Nguy n Th Liên Hương + Tr c x ch n hai i m 3a 4a, tr c y ch n m t i m a + T i i m 3a c a tr c x a c a tr c y k vng góc chúng giao t i i m A + T A n i v i to O 4a ta c tam giác Gi s cho bi t s mol k t t a Al(OH)3↓ b mol (0< b %N2=97,76 % - N u %CO2=15,68 % => %N2=84,32 % Cách 2: áp d ng phương pháp th : n CaCO3 0,04 0,01 nCO2 O T th 0,01 0,04 0,07 0,08 thu c s mol CO2 có giá tr : 0,01.22,  100 = 2, 24 %  n CO2 = 0,01 mol ⇒ %VCO2 = 10 ⇒ 0,07.22, n 100 = 15,68 % CO2 = 0,07 mol ⇒ %VCO2 =   10 K t lu n: - N u %CO2=2,24 % => %N2=97,76 % - N u %CO2=15,68 % => %N2=84,32 % Nh n xét: - Qua cách gi i ta th y phương pháp thông thư ng gi i ph c t p nhi u, m t nhi u th i gian, n u không c n th n s thi u trư ng h p , d n t i k t qu sai không th tránh kh i - Phương pháp th gi i nhanh gon, không ph i vi t phương trình ph n ngho h c, ch v th ta th y có trư ng h p x y ra, r t phù h p v i phương pháp tr c nghi m hi n Bài tốn 2: (Trích thi n sinh Cao ng - i h c Kh i A năm 2007) H p th hồn tồn 2,688 lít CO2 ( ktc) vào 2,5 lít dung d ch Ba(OH)2 n ng a mol/l thu c 15,76 gam k t t a Giá tr c a a là: A: 0,032 mol/l B: 0,06 mol/l C: 0,04 mol/l D: 0,048 mol/l Bài gi i: + Cách 1: Gi i b ng phương pháp thông thư ng: 2, 688 15, 76 n CO = = 0,12 mol; n BaCO = = 0,08 mol 22, 197 Sáng ki n kinh nghi m - Gv : Nguy n Th Liên Hương CO2 + Ba(OH)2 → CaCO3↓+ H2O (1) 0,08 0,08 0,08 mol 2CO2 + Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2 (2) 0,04 0,02 mol T (1) (2) ⇒ n Ba(OH)2 = 0,08 + 0,02 = 0,1mol 0,1 = 0, 04 M ⇒ C áp án úng 2,5 + Cách 2: áp d ng phương pháp th ta có: 2,5 a ⇒ CM Ba ( OH ) = n BaCO3 0,08 nCO2 O 2,688 15,76 n CO2 = = 0,12 mol, n BaCO3 = = 0,08 mol 22, 197 ⇒ n Ba (OH) = 2,5a mol = 0,1mol ⇒ a = 0,1 = 0,04 mol / lit 2,5 0,08 2,5a 0,12 5a ⇒ C úng Cách 3: áp d ng công th c gi i nhanh: n CO2(max) = (2a − b) = 2.n Ba(OH)2 − n BaCO3 ⇒ n Ba(OH)2 = 0,12 + 0, 08 0,1 = 0,1 mol ⇒ C M Ba ( OH ) = = 0, 04 M 2 2,5 áp án úng C • M r ng cho d ng toán : S c XO2 (X : C,S) vào dung d ch h n h p M(OH)2 (M : Ca, Ba) NaOH ( Ho c KOH) Bài tốn 3: (Trích thi n sinh Cao ng - i h c Kh i A năm 2008) H p th hồn tồn 4,48 lít khí CO2 ( ktc) vào 500 ml dung d ch h n h p g m NaOH 0,1M Ba(OH)2 0,2M, sinh m gam k t t a Giá tr c a m gam là: A: 11,82 gam B: 9,85 gam C: 17,73 gam D: 19,70 gam Bài gi i: + Cách 1: Phương pháp thông thư ng 10 Sáng ki n kinh nghi m - Gv : Nguy n Th Liên Hương n CO2 = 0,2mol; n NaOH = 0,5.0,1 = 0,05mol; n Ba(OH)2 = 0,5.0,2 = 0,1mol n OH− = 0,05 + 0,1.2 = 0, 25mol; < − CO + OH − → HCO3 (1)  x x x  − 2− CO + 2OH → CO3 + H O (2)  y 2y y  n OH− n CO2 = 1, 25 < ⇒ t o mu i −  x = 0,15(HCO3 )  x + y = 0,  ⇒ ⇒ 2− x + 2y = 0, 25   y = 0,05(CO3 )  Phương trình hố h c t o k t t a là: Ba 2+ + CO3 − → BaCO3 ⇒ m BaCO3 = 0,05.197 = 9,85 gam 0,05 ⇒ B úng 0, 05 +Cách2: áp d ng phương pháp th : n CO2 = 0, mol, n NaOH = 0,5.0,1 = 0,05 mol.n Ba(OH)2 = 0,5.0, = 0,1 mol CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O 0,025 0,05 0,025mol Ta có: Nh v y: n CO2d− = 0,175mol; n Na 2CO3 = 0,025mol; n Ba(OH)2 = 0,1mol n BaCO3 0,1 0,025 O n CO2 0,1 0,175 0,2 ⇒ n BaCO3 = 0,025 + 0,025 = 0,05 mol ⇒ mBaCO3 = 0,05.197 = 9,85 gam ⇒ B áp án úng D¹ng 2: Rót t t dung d ch ki m thu c b mol k t t a n dư vào dung d ch ch a a mol mu i Al3+( ho c Zn2+ 11 Sáng ki n kinh nghi m - Gv : Nguy n Th Liên Hương Bài tốn 1: (Trích thi n sinh H- C - KB - 2007) Cho 200ml dung d ch AlCl3 1,5M tác d ng v i V lít dung d ch NaOH 0,5M, lư ng k t t a thu c 15,6 gam, giá tr l n nh t c a V lít là: A: 1,2 B: 1,8 C: D: 2,4 Bài gi i: + Cách 1: áp d ng phương pháp th ta có: n AlCl3 = n Al3+ = 0, 2.1,5 = 0,3mol , n Al(OH)3 = 0,6  = 1, 2lit n NaOH = 0,6mol → V =  0,5 ⇒ n = 2lit NaOH = 1mol → V =  0,5  ⇒ giá tr l n nh t lít ⇒ C úng 15,6 = 0, 2mol 78 n Al(OH)3 Al3+ 0,3 0,2 nOH0,3 0,6 0,9 1,2 + Cách 2: Gi i b ng phương pháp thông thư ng: n AlCl3 = n Al3+ = 0, 2.1,5 = 0,3mol , n Al(OH)3 = 15,6 = 0, 2mol 78 V có giá tr l n nh t ph i x y ph n ng hoá h c sau : Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 0,3 0,9 0,3 (mol) Al(OH)3 + OH- → [Al(OH)4]a (1) a (2) (mol) Mà theo ta có : s mol Al(OH)3 = 0,2 = 0,3 – a a = 0,1 (mol) T phương trình (1) (2) ta cú ∑ nOH- l n nh t = 0,9 + 0,1 = (mol) Giá tr VNaOH l n nh t : / 0,5 = (lit) 12 Sáng ki n kinh nghi m - Gv : Nguy n Th Liên Hương + Cách 3: áp d ng công th c gi i nhanh sau: n OH −(max) = (4.a - b) = (4.0,3 − 0, 2) = 1mol => VNaOH(max) = = 2lit C úng 0,5 Bài toán 2: Cho 200ml dung d ch KOH vào 200ml dung d ch AlCl3 1M thu k t t a keo N ng M c a dung d ch KOH là: A: 1,5 3,5 B: 1,5 2,5 C: 2,5 3,5 D: 2,5 4,5 Bài gi i: +áp d ng phương pháp th ta có : n AlCl3 = 0, 2mol; n Al(OH)3 = • n Al(OH) 7,8 = 0,1mol 78 0,3  n KOH = 0,3mol ⇒ CM KOH = = 1,5M  0,  0,7 n = 3,5M KOH = 0,7mol ⇒ C M KOH =  0,  ⇒ Ch n A úng c 7,8 gam 0,2 nOH 0,3 M r ng cho d ng tốn : Rót t t dung d ch OHch a a mol Al3+ x mol H+ 0, 0,7 0,8 n dư vào dung d ch h n h p Bài tốn 2: (Trích thi n sinh H-C - KA – 2008) Cho V lít dung d ch NaOH 2M vào dung d ch ch a 0,1mol Al2(SO4)3 0,1mol H2SO4 n ph n ng hoàn toàn, thu c 7,8 gam k t t a Giá tr l n nh t c a V thu c lư ng k t t a là: A: 0,05 B: 0,25 C: 0,35 D: 0,45 Bài gi i: + Cách 1: Phương pháp thông thư ng Tacó: n OH− = 2V(mol); n H+ = 0,2mol; n Al3+ = 0,2mol Th t ph n ng x y trung hoà → trao H+ + OH- → H2O (1) 0,2 0,2 0,2 3+ 3OH + Al → Al(OH)3 ↓ 0,6 0,2 0,2 OH - + Al(OH)3 → AlO -2 +2H O i (2) (3) 13 Sáng ki n kinh nghi m - Gv : Nguy n Th Liên Hương 0,1 0,1 0,1 T (1), (2), (3) ⇒ n OH− = 0,2 + 0,6 + 0,1 = 0,9 ⇒ 2V = 0,9 → V = 0,45 lít + Cách 2: áp d ng phương pháp th 7,8 = 0,1mol 78 = 0,7mol m t khác trung hoà 0,1mol H2SO4 c n 0,2mol OH- n H 2SO4 = 0,1mol; n Al3+ = 2n Al2 (SO4 )3 = 0, 2mol; n Al(OH)3 = Trên th n OH− 0,9 ⇒ n NaOH = n OH − = 0, + 0,7 = 0,9mol ⇒ VNaOH = = 0, 45 lít ⇒ D úng Al(OH)3 0,2 A 0,1 O n OH − 0,3 0,6 0,7 0,8 + Cách 3: áp d ng công th c gi i nhanh sau: n OH −(max) = (4.a - b) + 2.n H2SO4 = (4.0, − 0,1) + 0, = 0,9 mol => VNaOH(max) = 0,9 = 0, 45lit C úng D¹ng 3: Rót t t dung d ch axit n dư vào dung d ch ch a a mol mu i [Al(OH)4]]- ( ho c [Zn(OH)4]2- ) sau ph n ng thu c b mol k t t a Bài toán 1: Cho 200ml dung d ch HCl vào 200ml dung d ch NaAlO2 2M thu c 15,6 gam k t t a keo N ng M c a dung d ch HCl là: A: ho c B: ho c C: ho c D: ho c Bài gi i: n Al(OH)3 = 15,6 = 0, 2mol 78 0,   n H+ = 0, 2mol ⇒ CMHCl = 0, = 1M ⇒ C úng   n = 1mol ⇒ C = 5M + M HCl =  H 0,  14 Sáng ki n kinh nghi m - Gv : Nguy n Th Liên Hương Al(OH)3 0,4 0,2 n H+ 0,2 1,6 0,4 *) áp d ng công th c gi i nhanh sau: 0,  = b = 0, mol n +  C M HCl (min) = 0, = 1M  H (min) ⇒ n = (4.a - 3.b) = (4.0, - 3.0, 2) = 1mol  C M HCl( max ) = = 5M  H +(max)  0,  ⇒ C úng C ã M r ng cho d ng toán : Cho t t dung d ch H+ vào dung d ch h n h p ch a a mol [Al(OH)4]- x mol OHBài toán : Cho 200ml dung d ch HCl vào 100ml dung d ch h n h p NaAlO2 0,15M NaOH 0,1M thu c 0,78 (g) k t t a N ng M c a dung d ch HCl là: A 0,01 ho c 0,03 B 0,01 ho c 0,02 C 0,02 ho c 0,03 D 0,01 ho c 0,04 Gi i: n AlO = 0,015 ; n OH =0,01; n Al (OH ) ↓ =0,01 − − Al(OH)3 0,01 0,01 n H+ 0,01 0,015 0,03 0,06 M t khác s mol H+ dung trung hoà OH- 0,01 mol V y ∑nH+ = 0,01 + 0,01 = 0,02 mol Ho c ∑nH+ = 0,03 + 0,01 = 0,04 mol CM(HCl ) = 0,02 /0,2 =0,01(M) Ho c CM(HCl) = 0,04 / 0,2 = 0,02(M) 15 ... n v n d ng chúng làm t p tr c nghi m khách quan PH I CƠ S N II: N I DUNG LÝ THUY T C A PHƯƠNG PHÁP Phương pháp th gi i tốn hóa h c phương pháp d a vào th mô t s ph thu c c a s n ph m (thư ng... th toán hồn tồn gi ng tốn tính s mol H+ ch c n c ng thêm lư ng H+ ã trung hoà v i lư ng OHKết luận: Sử dụng công thức giải nhanh giúp giải toán trắc nghiệm nhanh không nhiều thời gian việc giải. .. mol kết tủa a Điều kiện toán: Tính số mol hay thể tích Oxit axit XO2 biÕt s mol M(OH)2 vµ s mol MCO3 , nhiên tùy thuộc vào toán mà vận dụng đà biết thông số tìm thông số lại Nh cho biết sè mol