Sáng kiến kinh nghiệm về các phương pháp tìm công thức hóa học

MỤC LỤC Mục lục 1 Danh mục các từ viết tắt 4 Phần I : Mở đầu 5 I. Lý do chọn đề tài 5 II. Nhiệm vụ của đề tài 6 Phần II : Nội dung 7 Chương I: Cơ sở tổng quan 7 A. Các dạng toán cơ bản tìm công thức hoá học trong hợp chất vô cơ 7 B. Các dạng toán cơ bản tìm công thức hoá học trong hợp chất hữu cơ 7 C. Các bài tập tự giải 7 D. Các công thức được sử dụng trong giải toán hoá vô cơ và hữu cơ 7 E. Các phương pháp được sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài 8 Chương II : Phương pháp và đối tượng nghiên cứu 9 A. Phương pháp nghiên cứu 9 B. Đối tượng nghiên cứu 9 Chương III : Kết quả và thảo luận 10 A. Hoá học Vô Cơ 10 1. Tìm công thức hoá học dựa vào phương trình phản ứng 10 1.1 Tìm công thức hoá học dựa vào V, C, tỉ lệ n, M 10 1.2 Tìm công thức hoá học dựa vào tính chất lí – hoá học 27 1.3 Tìm công thức hoá học dựa vào chuỗi phản ứng 29 2. Tìm CTHH dựa vào phần trăm các nguyên tố trong hợp chất 31 3. Tìm tên kim loại, phi kim dựa vào Bảng hệ thống tuần hoàn 32 4. Tìm công thức hoá học dựa vào quy tắc hoá trị 34 5. Tìm CTHH dựa vào thể tích, nồng độ, tỉ lệ số n, tỉ lệ m, M 36 B. Hoá học Hữu cơ 39 1. Tìm công thức hợp chất hữư cơ dựa vào tỉ lệ (n, m,V ) 40 2. Tìm công thức hợp chất hữư cơ dựa vào tính chất lí - hoá học 63 3. Tìm công thức hợp chất hữư cơ dựa vào chuỗi phản ứng 64 4. Tìm công thức hợp chất hữư cơ dựa vào phương pháp trung bình 66 5. Tìm công thức hợp chất hữư cơ trong điều kiện không đầy đủ 70 6. Tìm công thức hợp chất hữu cơ dựa vào khối lượng sản phẩm cháy 74 C. Bài tập tự giải 77 I. Hoá vô cơ 77 II. Hoá hữu cơ 82 Phần III : Kết luận 87 Phần IV : Một số tài liệu tham khảo 89 PHẦN I : MỞ ĐẦU I . LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Như chúng ta đã biết, hiện nay khoa học công nghệ phát triển như vũ bão, nước ta đang trên đà phát triển và từng bước hội nhập với quốc tế. Chúng ta đang phấn đấu đưa nền giáo dục ngang tầm với thời đại. Vì vậy giáo dục được coi là một trong những nhiệm vụ trọng tâm của đất nước ta nhằm đào tạo một thế hệ trẻ năng động, sáng tạo, có năng lực, đáp ứng với nhu cầu lao động của xã hội và xu thế hội nhập quốc tế. Để thực hiện được điều đó phải đổi mới nền giáo dục và phương hướng giáo dục. Mục đích của bộ môn Hóa học ở trường Phổ thông là nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức Hóa học cơ bản, nâng cao. Việc nắm vững những kiến thức cơ bản này góp phần nâng cao chất lượng đào tạo học sinh, là nền tảng cho học sinh có thể tiếp tục học ở những bậc học cao hơn hoặc đi vào tham gia lao động sản xuất. Song song với việc nắm vững hệ thống kiến thức về lý thuyết thì hệ thống bài tập hóa học giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong việc dạy và học môn Hóa học ở trường Phổ thông nói chung và trường Trung học cơ sở nói riêng. Người giáo viên muốn nắm vững những kiến thức về Hóa học thì ngoài việc nắm vững những kiến thức về lí thuyết còn phải nắm vững những kiến thức về bài tập Hóa học. Bài tập Hóa học ở Trường THCS rất phong phú và đa dạng. Trong đó bài tập về “Tìm công thức hóa” giữ một vị trí quan trọng cả trong Hóa hữu cơ và vô cơ. Muốn nâng cao chất lượng dạy học cần có phương pháp dạy học thích hợp và việc tìm ra các phương pháp giải các bài tập Hóa học rất có ý nghĩa, giúp các em có cái nhìn khái quát về các chất Hóa học, nâng cao tư duy, óc sáng tạo, kích thích tính tò mò cho học sinh từ đó các em có hứng thú hơn với bộ môn hóa học. Mặt khác, qua đề tài này các em bước đầu tiếp cận và hình thành phương pháp nghiên cứu khoa học. Là người giáo viên Hóa học, với mong muốn góp phần nhỏ bé của mình trong việc tìm tòi phương pháp giảng dạy nhằm phát triển tư duy cho học sinh, giúp học sinh biết được sự đa dạng về hóa học đặc biệt trong việc tính toán tìm công thức phân tử của các hợp chất Hóa học nên tôi chọn đề tài “ Tìm công thức phân tử” đối với các bài toán Hóa học THCS. II. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI : 1. Nêu lên được cơ sở lí luận của việc phân dạng các bài toán Hóa học về tìm công thức hóa học trong quá trình dạy và học. 2. Tiến hành nghiên cứu các tài liệu liên quan đến bài toán xác định công thức Hóa học. 3. Hệ thống các bài toán Hóa học theo từng dạng. 4. Bước đầu sử dụng việc phân loại các dạng bài toán xác định công thức Hóa học, làm nền tảng kiến thức cho công tác giảng dạy sau này, làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các trường Cao đẳng và Đại học. PHẦN II. NỘI DUNG Chương 1: Cơ sở và tổng quan A. Các dạng toán cơ bản tìm công thức hoá học trong hợp chất vô cơ. 1. Tìm CTHH dựa vào phương trình phản ứng. 1.1 Tìm CTHH dựa vào thể tích, nồng độ, tỉ lệ số mol, khối lượng mol. [2], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [15], [18], [23]. 1.2 Tìm CTHH dựa vào tính chất lí – hoá học. [2], [9], [11], [19]. 1.3 Tìm CTHH dựa vào chuỗi phản ứng. [5], [4]. 2. Tìm CTHH dựa vào phần trăm các nguyên tố trong hợp chất. [2], [13]. 3. Tìm tên kim loại – phi kim dựa vào bảng hệ thống tuần hoàn. [2],[4], [13]. 4. Tìm CTHH dựa vào quy tắc hoá trị. [21], [23]. 5. Tìm CTHH dựa vào thể tích, nồng độ, tỉ lệ số mol, tỉ lệ khối lượng, khối lượng mol. (Không dựa vào PTPƯ). [11], [12], [22]. B. Các dạng toán cơ bản tìm công thức hoá học trong hợp chất hữu cơ. 1. Tìm CTHH dựa vào tỉ lệ ( số mol, phần trăm khối lượng, thể tích, ). [2], [3], [4], [5], [11], [12], [13], [15], [23]. 2. Tìm CTHH dựa vào tính chất lí - hoá học. [5], [8]. 3. Tìm CTHH dựa vào chuỗi phản ứng. [13], [18]. 4. Tìm CTHH dựa vào phương pháp trung bình. [11], [12]. 5. Tìm CTHH trong điều kiện không đầy đủ. [2], [11], [12]. 6. Tìm CTHH dựa vào khối lượng sản phẩm cháy. [11]. C. Bài tập tự giải. [1], [2], [3], [4], [5], [6], [8], [9], [11], [12], [14], [15], [20]. D. Các công thức được sử dụng trong giải toán hoá vô cơ và hữu cơ. + m = n . M trong đó m : khối lượng n : số mol M : phân tử khối + C M = V n trong đó V : thể tích + n = 22,4 V trong đó V đo ở điều kiện tiêu chuẩn + C% = dd m .100% Ct m trong đó m Ct : khối lượng chất tan. m dd : khối lượng dung dịch Cho hchc A có CTTQ : C x H y O z N t : + D 0 = 22,4 M trong đó D 0 : khối lượng riêng + a = m C + m H + m O + m N trong đó a : khối lượng của hchc + 100 A M %N 14t %O 16z %H y %C 12x ==== + a A M A m 14t O m 16z H m y C m 12x ==== + a A M 2 N m 14t O 2 H m 9y 2 CO m 44x === + x = 14.a 2 CO .m A M , y = 9a O 2 H .m A. M , t = 14a 2 N M.m + Định luật bảo toàn khối lượng: a + 2 0 m = O 2 H m 2 C0 m + E/Các phương pháp được sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài • Nghiên cứu Sách giáo khoa lớp 8,lớp 9. • Phân tích lí thuyết , tổng hợp sách , sử dụng một số phương pháp nghiên cứu thống kê toán học trong việc phân tích kêt quả thực nghiệm sư phạm • Tham khảo các tài liệu đã được biên soạn và phân tích hệ thống các dạng toán hóa học theo nội dung đề tài, trên cơ sở đó chúng tôi đã trình bày cơ sở lí thuyết và các dạng bài tập liên quan đến tìm công thức hóa học • Phương pháp tra cứu tài liệu • Thảo luận nhóm • Tìm hiểu cập nhập thông tin trên mạng Internet • Phương pháp trắc nghiêm khách quan • Trao đổi, rút kinh nghiệm với các nhóm thực hiện đề tài khác trong lớp Sư phạm Hóa K32 Chương 2: Phương pháp và đối tượng nghiên cứu A/ Phương pháp nghiên cứu Trong Bài Tiểu Luận này, chúng em đã vận dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học như: phân tích lí thuyết, thảo luận nhóm và rút kinh nghiệm, có sử dụng một số phương pháp thống kê toán học. Tham khảo các tài liệu đã biên soạn và phân tích hệ thống các dạng bài toán Hóa học theo nội dung đã đề ra. Trên cơ sở đó chúng em đã trình bày các dạng bài toán xác định công thức Hóa học đã sưu tầm và nghiên cứu. B/ Đối tượng nghiên cứu: Nội dung chương trình hóa học bậc Trung học cơ sở Sách giáo khoa lớp 8, 9, Các sách tham khảo, nâng cao hóa học Sách giáo trình cao đẳng và đại học. Chương 3: Kết quả và thảo luận A. HÓA HỌC VÔ CƠ 1. Tìm công thức hóa học dựa vào phương trình phản ứng: Phương pháp giải: Bước1 : Số mol ( hay khối lượng, thể tích) các chất đã biết. Bước 2 : Viết PTPƯ và ghi số mol (hay khối lượng, thể tích) đó ngay vào dưới công thức hoá học của chất trong PƯHH . Bước 3: Dùng quy tắc tam suất để tìm số mol (hay thể tích, khối lượng) của chất cần tìm  Chú ý : Trong phép tính toán ta có thể dùng đơn vị mol hay thể tích, khối lượng. Tuy nhiên thông thường người ta dùng đơn vị mol thì phép tính thuận tiện hơn. 1.1. Tìm công thức hóa học dựa vào thể tích, nồng độ, tỉ lệ số mol, khối lượng mol. Bài 1: Hoà tan hoàn toàn 18g một kim loại cần 800ml dung dịch HCl 2.5M. Kim loại M là kim loại nào sau đây? (Biết hoá trị Kim loại trong khoảng I đến III). [23] A. Ca B. Mg C.Al D. Fe Giải : Đáp số đúng C. Gọi nguyên tử khối của kim loại M cũng là M có hoá trị x. Cách 1: Ta có: n M = M 18 (mol) n HCl = 0,8.2,5 = 2(mol) PTHH 2M + 2xHCl → 2MCl x + xH 2 2mol 2xmol M 18 mol 2mol M 18 . 2x = 4 → M = 9x Ta có bảng biện luận : X I II III M 9 18 27 KL Loại loại nhận ⇒ Chỉ có kim loại hoá trị III ứng với M =27 là phù hợp Vậy kim loại M là nhôm (Al). Cách 2 : PTHH : 2M + 2x HCl → 2MCl x + xH 2 2mol n HCl = C M . V = 0,8 . 2,5 = 2 (mol) n M = x 1 n HCl → n M = x 2 (mo l) (1) Mà đề ra : n M = M 18 (mol) (2) Từ (1) và (2) suy ra x 2 = M 18 → M = 9x Ta có bảng biện luận : X I II III M 9 18 27 KL Loại loại nhận ⇒ M = 27. Vậy kim loại là nhôm (Al) Bài 2 : Cho một luồng khí Clo dư tác dụng với 9,2g sinh ra 23,4g muối kim loại có hoá trị I. Hãy tìm tên của kim loại ? A. Ca B. Na C. K D. Tất cả đều sai ( Ngô Ngọc An – Hoá học cơ bản và nâng cao lớp 9) Giải : Đáp số B Gọi kí hiệu và nguyên tử khối của kim loại là M PTPƯ : 2M + Cl 2 → 2MCl 2M(g) 2(M + 35,5) g 9,2g 23,4 g 9,2 . 2(M + 35,5) = 2M . 23,4 653,2=14,2M → M = 23 Vậy kim loại đó là Natri(Na). Bài 3 : Hoà tan 0,7g kim loại A bằng dung dịch H 2 SO 4 loãng, dư. Sau phản ứng lấy thanh kẽm rửa nhẹ, sấy khô, cân được 3,36l khí hiđrô(đktc). Tên kim loại A là: A. Fe B. Sn C. Zn D. Al E. Mg [15] Giải : Đáp số D Gọi A là khối lượng, a là hoá trị của kim loại A. Theo đề ta có: Số mol của H 2 là n 2H = 4.22 6.33 = 0,15(mol) PTPƯ: 2A + aH 2 SO 4 → A 2 (SO 4 ) a + aH 2 2mol amol a 0,3 0,15 Từ phương trình ta có n A = a 0,3 (mol)  A . a 0,3 = 2,7 → A=9a Ta có bảng biện luận : a 1 2 3 A 9 18 27 Vậy kim loại đó là nhôm( Al ) Bài 4 : Hoà tan hoàn toàn 1,7 g hỗn hợp gồm kẽm và kim loại A thuộc phân nhóm chính nhóm II trong dung dịch HCl vừa đủ để thu được 0,672l khí (đktc) và dung dịch B, mặt khác để hoà tan 1,9g kim loại A thì dùng không hết 200ml dung dịch HCl. Xác định kim loại A [9] Giải PTPƯ : Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 (1) b 2b b A + 2HCl → ACl 2 + H 2 (2) a 2a a (Gọi a , b lần lượt là số mol của A và Zn trong 1,7g hỗn hợp) Ta có n 2 H = 4,22 672,0 = 0,02 (mol) Theo đề ra ta có aA + 65B = 1,7 (3) a + b = 0,03 (4) n )2(A = A 9,1 n HCl pư (2) = A 9,1.2 = A 8,3 (mol) Mà nHCl ban đầu = 0,5 . 0,2 = 0,1 Mà HCl dùng không hết → HCl dư Suy ra n HCl dư < n HCl ban đầu → 3,8/ A < 0,1 A > 38 (5) Từ (3) và (4) M = )( )65( ba bAa + + = 03,0 7,1 = 56,67 A < 56,67 (6) Từ (5) và (6) ta có : 38 < A < 56,67 nhóm chính nhóm II A Suy ra A = 40 là thoả mãn.Vậy A là Canxi (Ca) Bài 5 : Hoà tan hết 32g kim loại M trong dung dịch HNO 3 thu được 8,96 l khí (đktc), hỗn hợp khí NO và NO 2 có tỉ khối so với H 2 bằng 17. Xác định kim loại M [10] Giải : Gọi n là hoá trị của M a,b lần lượt là số mol của NO và NO 2 tạo thành PTPƯ 3M + 4nHNO 3 → 3M(NO 3 ) n + nNO + 2nH 2 O (1) 3M + 2nHNO 3 → 3M(NO 3 ) n + nNO 2 + nH 2 O (2) Theo đề ta có n hh khí = 4,22 96,8 = 0,4 (mol) Hay a + b = 0,4 (3) M = 342.17 )( )4630( == + + ba ba (4) Từ (3) và (4) suy ra 30a + 46b = 13,6 (5) Từ (3) và (5) ta có hệ a + b = 0,4 30a + 46b = 13,6 Vậy ta có : n M(1) = n 3 mol ; và n NO = 0,3 mol n M(2) = n 1 mol , n NO2 = n 1 . 0,1 (mol) Σn M = nn 1,09,0 + = n 1 (mol) Theo đề ra ta có : n 1 .M = 32 M = 32n Ta lại có : n ≤ 3 Xét bảng n 1 2 3 M 32 64 96 KL loại nhận loại Vậy M = 64 → M là Đồng(Cu). Bài 6 : Cho 10,8 g kim loại hóa trị III tác dụng với Clo có dư thì thu được 53,4g muối. Xác định kim loại đang phản ứng. ( Câu hỏi và bài tập trắc nghiệm Hóa học 9 _ Võ Tường Huy) Giải: Phương trình phản ứng: 2M + 3Cl 2 → 2MCl 3 2M g 2(M + 35,5 . 3) 10,8g 53,4g Lập tỉ lệ: ( ) 4,53 5,1062 8,10 2 + = MM ⇒ 53,4.M = 10,8 . (M +106,5) ⇒ 46,2 M = 1150,2 ⇒ M = 2,46 2,1150 = 27 Vậy M là nhôm( Al = 27) Bài 7: Hòa tan oxit kim loại hóa trị (II) trong một lượng vừa đủ H 2 SO 4 20% thì thu được dung dịch muôí nồng độ 22,6%. Xác định kim loại và oxit kim loại đó. [11] Giải: PTPƯ: MO + H 2 SO 4 → MSO 4 + H 2 O [...]... Bài 1: Lập công thức hóa học của hợp chất tạo bởi lưu huỳnh hóa trị VI và oxy ( Sách giáo khoa Hóa học 8) Giải: Viết công thức dạng chung: SxOy Theo quy tắc hóa trị: x VI = y II x II 1 Chuyển thành tỷ lệ: y = VI = 3 Lấy x = 1 và y = 3 Vậy công thức hóa học của hợp chất là SO3 Bài 2: Lập công thức hóa học của hợp chất tạo bởi natri hóa trị I và nhóm ( SO 4) hóa trị II ( Sách giáo khoa Hóa học 8) Giải:... =112 => A=40 B=24 3 =99 4 Với B = 3A 5 Vậy A là: Ca B là: Mg Vậy công thức hóa học của hai muối ban đầu là: CaCl2 và MgCl2 1.2 .Tìm Công thức hóa học dựa vào tính chất lí– hóa học Phương pháp giải Dựa vào các tính chất vật lí (màu sắc, mùi vi, trạng thái ) và tính chất hóa học đặc trưng của từng chất để suy ra công thức hóa học của chất cần tìm Bài 1: Khí A (không cháy) và khí B (cháy được) đều không màu,... Vậy M là kim loại Nhôm(Al) 4 Tìm công thức Hóa học dựa vào quy tắc Hóa trị Phương pháp giải: a b Gọi công thức Hóa học của hợp chất là A X B Y Trong đó: x, a là chỉ số và hóa trị của nguyên tố A y, b là chỉ số và hóa trị của nguyên tố B Theo quy tắc hóa trị: x a = y b - biết x,y và a(hoặc b) thì tính được b(hoặc a) - biết a và b thì tìm được x, y để lập công thức hóa học x b b, chuyển thành tỷ lệ:... bảng: y M 1 18 loại 2 37 loại 3 56 Fe Vậy kim loại cần tìm là Fe B HÓA HỌC HỮU CƠ  PHƯƠNG PHÁP TÌM CÔNG THỨC HỢP CHẤT HỮU CƠ Công thức (A): CxHyOzNt Tìm MA dựa vào tỷ khối d hoặc khối lượng riêng (D0) : M D0 = 22,4 (ở đktc) Dựa vào M = m n Các phương pháp thường được sử dụng khi tìm công thức: a, A (CxHyOzNt) Tìm x, y, z, t dựa vào tỷ lệ công thức phân tử 12 x y 16 z 14t M = m = m = m = A mC a H O... Giải: Viết công thức dạng chung của hợp chất là Nax(SO4)y Theo quy tắc hóa trị thì: x I = y II, x II 2 Chuyển thành tỷ lệ : y = I = 1 Công thức hóa học của hợp chất : Na2SO4 Bài 3: Biết Crom (Cr) có hóa trị III, hãy chọn công thức hóa học đúng trong số các công thức cho sau đây: A, CrSO4 B, Cr2SO4 C, Cr(SO4)2 D, Cr2(SO4)3 [23] Giải: Đáp án D Gọi công thức của hợp chất là Crx(SO4)y Do Cr có hóa trị III... H O N b.Thường tìm công thức phân tử thông qua các công thức nguyên (công thức thực nghiệm) A (CxHyOzNt) : với x : y : z : t = mC m H mO m N : : : 12 1 16 14 Công thức thực nghiệm (CxHyOzNt)n Từ MA n công thức phân tử của hợp chất hữu cơ 1 Tìm công thức hợp chất hữu cơ dựa vào tỉ lệ (số mol, phần trăm khối lượng, thể tích ) Sản phẩm phân tích Lượng chất được CO2, H2O, có thể Điều kiện tìm M Phân tích... NH3 và các hợp chất khác nếu có Hướng dẫn: - Tìm khối lượng các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ - Dựa vào điều kiện tìm M suy ra khối lượng phân tử chất hữu cơ - Lập tỉ lệ thức: + Nếu biết M tìm trực tiếp công thức phân tử + Chưa biết chính xác M tìm qua công thức thực nghiệm Khi đề bài yêu cầu tìm công thức phân tử hiđrocacbon và dẫn xuất của chúng, tùy theo đề bài cho mà ta giải theo các phương pháp. .. trên là 132 - 98 = 34 g n NH 3 = 34 = 2 mol 17 Do đó công thức muối amoni phosphat là : (NH4)2HPO4 (amoni phosphat) Bài 2: Xác định công thức hóa học của Nhôm oxit, biết tỉ lệ khối lượng của hai nguyên tố nhôm và oxi bằng 4,5 : 4 Công thức hóa học của nhôm oxit là A, AlO B, AlO2 C, Al2O3 D, Al3O4 (Sách bài tập hóa học 8) Giải: Đáp án C) Gọi công thức của oxit là AlxOy m 27 x 4,5 Al Tỉ số khối lượng... Hãy giải bài tập trên bằng hai cách dưới đây và rút ra kết luận a)Qua công thức đơn giản nhất b)Không qua công thức đơn giản nhất [2] Giải : a)Cách 1: Qua công thức đơn giản nhất: %O = 100% - (70,97% + 10,15%) = 18,88% Đặt công thức phân tử của hợp chất là CxHyOz x:y:z= 70,97 0,15 18,88 : : 12 1 16 = 5,914: 10,150: 1,18 = 5: 9: 1 → Công thức đơn giản nhất C5H9O Công thức phân tử : (C5H9O)n n = 340... chất là Crx(SO4)y Do Cr có hóa trị III và nhóm (SO4) có hóa trị II Nên theo quy tắc hóa trị, ta có: x III = y II Ta có tỉ lệ: x II = y III Chọn x = 2 và y = 3 Vậy công thức của hợp chất cần tìm là Cr2(SO4)3 5 Tìm công thức hóa học dựa vào thể tích, nồng độ, tỉ lệ số mol, tỉ lệ khối lượng, khối lượng mol ( không dựa vào PTPƯ) Bài 1: Tìm công thức của muối amoniphohat Biết rằng muốn điều chế 100g muối . số tài liệu tham khảo 89 PHẦN I : MỞ ĐẦU I . LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Như chúng ta đã biết, hiện nay khoa học công nghệ phát triển như vũ bão, nước ta đang trên đà phát triển và từng bước hội nhập. hóa học. Mặt khác, qua đề tài này các em bước đầu tiếp cận và hình thành phương pháp nghiên cứu khoa học. Là người giáo viên Hóa học, với mong muốn góp phần nhỏ bé của mình trong việc tìm tòi phương. O 2 H m 2 C0 m + E/Các phương pháp được sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài • Nghiên cứu Sách giáo khoa lớp 8,lớp 9. • Phân tích lí thuyết , tổng hợp sách , sử dụng một số phương pháp nghiên cứu thống