Dạy dạng bài xác định công thức hoá học trong bồi dưỡng học sinh giỏi THCS

Hơn nữa việc dạy bồi dỡng học sinh giỏi không theo một tài liệu phơng pháp cố định nào mà đòi hỏi giáo viên trong quá trình dạy, vừa dạy vừa học hỏi tìm tòi tự đúc rút ra những phơng phá

Phần I: Đặt vấn đề

Trong giai đoạn hiện nay việc phát hiện và bồi dỡng học sinh giỏi là nhiệm vụ rất quan trọng đối với mỗi giáo viên Để có những học sinh giỏi hoá cấp quốc gia và quốc tế thì việc bồi d-ỡng học sinh giỏi ở THCS là cơ sở nền tảng Tuy nhiên công tác bồi dỡng học sinh giỏi ở THCS còn gặp rất nhiều khó khăn đòi hỏi cả học sinh và giáo viên phải cố gắng nỗ lực hết mình mới

có hiệu quả cao Đặc biệt bộ môn hoá 9 thời gian học trên lớp ít (

2 tiết / tuần) trong khi yêu cầu nắm kiến thức lại ở mức độ cao Vì vậy giáo viên không có nhiều thời gian dạy kiến thức nâng cao và luyện cho học sinh ở trên lớp Hơn nữa việc dạy bồi dỡng học sinh giỏi không theo một tài liệu phơng pháp cố định nào

mà đòi hỏi giáo viên trong quá trình dạy, vừa dạy vừa học hỏi tìm tòi tự đúc rút ra những phơng pháp cách dạy cho riêng mình và tự tìm ra những loại sách để dạy cho học sinh sao cho

có hiệu quả Vì vậy việc đợc đọc, đợc học, đợc trao đổi kinh nghiệm giữa các giáo viên cùng dạy bồi dỡng học sinh giỏi một môn là rất cần thiết và bổ ích

Bản thân tôi là một giáo viên dạy Hoá tại trờng THCS Đồng Minh đã nhiều năm và đã nhiều lần dạy bồi dỡng học sinh giỏi Tôi nhận thấy để dạy đội tuyển học sinh giỏi đạt hiệu quả cao không chỉ cô trò cùng lỗ lực mà giáo viên cần nghiên cứu tài liêu

áp dụng vào thực tế giảng dạy và đúc rút ra những bài học bổ ích cần thiết cho mình Có nh vậy kết quả học sinh giỏi mới đợc duy trì và phát huy năm sau cao hơn năm trớc

Trong quá trình bồi dỡng học sinh giỏi có nhiều phơng pháp, kinh nghiệm của tôi thờng dạy theo các chuyên đề nh chuyên đề nhận biết, chuyên đề xác định công thức hoá học, bài toán về nồng độ dung dịch, bài toán tăng giảm khối lợng Mỗi chuyên đề có đặc điểm riêng đòi hỏi giáo viên cần đầu t nghiên cứu các loại sách đặc biệt sách nâng cao và đề thi học

pháp giải chung cho mỗi chuyên đề và hệ thống bài tập theo trình tự từ dễ đến khó Trong quá trình dạy giáo viên dạy cho học sinh phơng pháp giải chung trớc sau đó hớng dẫn học sinh làm 1 vài bài ví dụ Học sinh từ phơng pháp giải chung phát triển theo các hớng khác nhau trong hệ thống bài tập

Mặc dù công tác bồi dỡng học sinh giỏi có nhiều ngời nghiên cứu và có nhiều kinh nghiệm hơn tôi, có thành tích cao hơn song với tôi việc nghiên cứu và đúc rút ra kinh nghiệm này giúp tôi mở rông thêm tầm hiểu biết về kiến thức chuyên môn Kinh nghiệm là bài học bổ ích giúp tôi vững tin hơn trong những năm tiếp theo, dạy bồi dỡng học sinh giỏi đạt hiệu quả cao hơn Tôi xin mạnh dạn trình bày kinh nghiệm nhỏ của mình về dạy dạng bài xác định CTHH để các bạn đồng nghiệp tham khảo Tôi mong rằng bài viết này sẽ rất bổ ích cho các bạn trong công tác dạy bồi dỡng học sinh giỏi hoá 9, nó có thể giúp các bạn dạy

đội tuyển học sinh giỏi thuận lợi hơn, đạt hiệu quả cao hơn Rất mong nhận đợc ý kiến đóng góp của các bạn để bài viết đợc hoàn chỉnh hơn

Phần II: nội dung

I Cơ sở khoa học lý luận:

- Bài tập xác định CTHH ở THCS đợc xây dựng dựa trên một số quy tắc và định luật sau:

1.Quy tắc hoá trị

* Trong một CTHH tích chỉ số và hoá trị của nguyên tố, nhóm nguyên tố này bằng tích chỉ số và hoá trị của nguyên tố, nhóm nguyên tố kia

Công thức tổng quát: Ax By

Ta có: a x = b y => (x,y là số tự nhiên tối giản nhất)

Trong khi dạy xác định CTHH có thể hơi máy móc ( chuyển chéo hoá trị của 2 nguyên tố thành chỉ số)

Chú ý: Nếu hoá trị của 2 nguyên tố cha tối giản thì rút gọn trớc rồi chuyển chéo sau

VD: SVIOII > S3 O1 > SO3

2 Định luật bảo toàn khối lợng

* Trong một phản ứng hoá học tổng khối lợng các chất sản phẩm bằng tổng khối lợng các chất tham gia phản ứng

- PTHH tổng quát: A + B > C + D

Ta có mA + mB = mC + mD => mA = mC + mD - mB

3 Định luật thành phần không đổi

VD: Trong CTHH: H2O theo định luật thành phần không đổi luôn tồn tại tỉ lệ: vì thế

- Từ 0,4g H và 3,2g O ta tính đợc nH = 0,4 : 1 = 0,4 mol, nO = 3,2 : 16 = 0,2 mol Vậy tỉ lệ số nguyên tử => CTHH

H2O

- Từ 3,6g H2O ta tính đợc: mH = = 0,4 g

mO = = 3,2 g

II.Thực trạng dạy bồi dỡng học sinh giỏi môn hoá 9:

1 Thuận lợi

Trang thiết bị: Hoá chất, dụng cụ thí nghiệm đợc cung cấp khá đấy đủ

Đội ngũ giáo viên hầu hết là giáo viên trẻ đợc đào tạo đúng chuyên ngành có năng lực chuyên môn khá tốt

Học sinh ở Vĩnh Bảo có truyền thống học tốt Đặc biệt học sinh giỏi bộ môn Hoá có bề dầy thành tích năm nào đội tuyển Hoá cũng có từ 5 - 7 giải thành

phố trong đó có 1 đến 3 giải nhất, nhì

Với sự phát triển của công nghệ thông tin nh ngày nay một

số thí nghiệm khó, độc hại đợc thay thế bằng các thí nghiệm trên băng đĩa, các quy trình sản xuất hoá học đợc mô phỏng

nguyên tử, diễn biến của phản ứng hoá học đợc mô tả bằng hình ảnh trên vi tính rất sinh động rõ ràng giúp học sinh dễ hiểu và hứng thú học tập

2 Khó khăn

- Một số thiết bị đồ dùng dạy học còn thiếu hoặc đã đợc cấp những chất lợng kém không sử dụng đợc nh bình điện phân, bột sắt ( đã bị oxi hóa) Hầu hết các trờng không có phòng thực hành Hoá ( chuyên dụng )

- Sự phát triển của công nghệ thông tin đòi hỏi giáo viên phải biết sử dụng tin học mới có thể đa công nghệ thông tin vào dạy học

- Một số trờng cha thực sự coi trong bộ môn hoá học còn xem

đây là môn phụ, chỉ u tiên cho 3 môn Văn, Toán, Anh Vì vậy nhà trờng cha quan tâm, đầu t nhiều cho việc dạy học môn hoá trên lớp cũng nh bồi dỡng học sinh giỏi môn Hoá 9

- Nhiều phụ huynh học sinh xem môn hoá là môn phụ không muốn cho con em mình theo học đội tuyển học sinh giỏi môn hoá thậm chí xin cho con mình sang đội Toán hoặc không học

đôi tuyển nào cả

- Kinh phí chi cho dạy bồi dỡng HSG ỏ trờng THCS không có vì vậy nhiều giáo viên tình nguyện dạy không công hoặc có mức thu rất thấp không đáng kể Đặc biệt ở hầu hết các trờng nông thôn vùng sâu phụ huynh không có điều kiện đóng góp và công tác xã hội hoá giáo giục còn thấp thì việc chi cho dạy HSG rất khó, không động viên đợc giáo viên tích cực nghiên cứu giảng dạy

III Một số dạng bài tập xác định công thức hoá học

1 Xác định CTHH dựa vào tỉ lệ % mỗi nguyên tố

a Cách giải

- Hợp chất có công thức dạng chung AxByCz

- Vì tỉ lệ khối lợng của mỗi nguyên tố bằng tỉ lệ % về khối l-ợng của mỗi nguyên tố nên ta có mA: mB: mC= %A:%B:%C

xMA : yMB : zMC = %A : %B : %C

=>x : y : z = %A/MA : %B/MB : %C/MC

b Bài tập ví dụ

Bài tập 1: Phân tích một chất vô cơ A nguời ta nhận đợc % về khối lợng của các

nguyên tố K, N,O lần lợt là 45,95%; 16,45%; 37,6% Xác định CTHH của A Cho biết tên chất A và ứng dụng trong thực tế

Lời giải

Vì %K + %N + %O = 45,95 + 16,45 + 37,6 = 100% => A chỉ chứa 3 nguyên tố: K, N, O

Gọi CT chung của A là KxNyOz

- Vì tỉ lệ khối lợng của mỗi nguyên tố bằng tỉ lệ % về khối l-ợng của mỗi nguyên tố nên ta có: x:y:z = 45,95/39: 16,45/14: 37,6/16

=> x: y : z = 1,17 : 1,17 : 2,34 = 1 : 1 : 2 => x = 1; y = 1; z = 2 Vậy CTHH của A là: KNO2: Kali nitrit ( diêm tiêu)

Bài tập 2: Một loại thuỷ tinh có thành phần % về khối lợng các nguyên tố bằng 9,62%Na; 46,86%O; 8,36%Ca; 35,16%Si Tìm công thức thuỷ tinh dới dạng các oxit Biết trong công thức thuỷ tinh chỉ chứa 1 phân tử CaO

Lời giải

Cách 1: Gọi công thức của thuỷ tinh là NaxCaySizOt

Vì tỉ lệ khối lợng của mỗi nguyên tố bằng tỉ lệ % về khối lợng của mỗi nguyên tố nên ta có x : y : z : t = 9,62/23 : 8,36/40 : 35,16/28 : 46,86/16 = 2 : 1 : 6 : 14

=> CTHH: Na2CaSi6O14 hay Na2O.CaO.6SiO2

Cách 2: Gọi CTHH của thuỷ tinh dới dạng các oxit là:

xNa2O.CaO.ySiO2

Ta có: x : 1 : y = 9,62/46 : 1 : 35,16/28 = 1 : 1 : 6

Suy ra x = 1, y = 6

CTHH của thuỷ tinh: Na2O.CaO.6SiO2

2 Xác định CTHH dựa theo PTHH

2.1 Xác định nguyên tố hoá học

a) Cách giải

Cách 1:

nguyên tố A ta phải tìm MA Có thể tìm MA theo 2 hớng trong sơ

đồ dới đây

Cách 2:

- Đặt CTHH của chất cần tìm

- Viết PTHH

- Tính số mol của chất liên quan

- Lập PT hoặc hệ PT toán, giải PT hoặc hệ PT tìm nguyên tử khối của nguyên tố suy ra tên nguyên tố

b) Bài tập VD

Bài tập 1: hoà tan 3,6 g một kim loại hoá trị 2 bằng dung dịch HCl thu đợc 3,36 l hiđrô ở đktc Xác định tên kim loại đã dùng

Lời giải

* phân tích:

Kim loại < nguyên tử khối A < - MA < - mA = 3,6

nA < - nH2 < VH2 = 3,36 l

nH2= 3,36:22,4= 0,15 mol

Gọi kim loại cần tìm là A, ta có PTHH:

A + 2HCl > ACl2 + H2

0,15 mol 0,15 mol

NTHH

(A) ? NTK(A) MA mnAA ( đề bài cho) < - nB

< M h/c chứa A

khối lg h/c số mol h/cchứa A

Vậy kim loại cần tìm là: Magiê (Mg)

Bài tập 2: Hoà tan 18,46 (g) một muối sunfat của kim loại hoá trị

I vào nớc đợc 500 ml dung dịch A Cho toàn bộ dung dịch A tác dụng với dung dịch BaCl2 d đợc 30,2g muối kết tủa Xác định CTHH của muối đã dùng

Lời giải

Gọi CTHH của muối sunfat cần tìm là A2SO4

nBaSO4 = 30,2/233 = 0,13(mol)

PTHH: A2SO4 + BaCl2 > BaSO4 + 2ACl

1mol 1mol

0,13 mol 0,13 mol

M.A2SO4 = 18,46/ 0,13 = 142 2A + 96 = 142

A = 23 (Natri)

Bài tập 3: Cho 9,2 g một kim loại A phản ứng với khí clo d tạo thành 23,4 g muối Hãy xác định kim loại A biết A hoá trị I

Lời giải

Ta có PTHH: 2A + Cl2 > 2ACl

2mol 2mol

a mol a mol

* Cách 1: n ACl = 23,4 : (A + 35,5)

nA = 9,2 : A

Theo PTHH: nA = nACl

=> 9,2 /A = 23,4 / (A + 35,5)

=> 9,2A + 326,6 = 23,4A

=> 14,2 A = 326,6

=> A= 23

Vậy kim loại A là natri

* Cách 2:T heo PTHH

Ta có : Độ tăng khối lợng = lợng muối - lợng kim loại

- Số mol A = (23,4 - 9,2): 35,5 = 0,4 mol

MA = 9,2: 0,4 = 23

Bài tập 4: CHo hỗn hợp 2 muối clorua của cùng một kim loại M hoá trị II và III tác dụng hoàn toàn với 1 dung dịch NaOH d Biết khối lợng hiđrôxit của kim loại hoá trị II là 19,8 g và khối lợng clorua của kim loại hoá trị II bằng 0,5 khối lợng mol của M Xác định CTHH của muối clorua

Lời giải

- Công thức của muối clorua là MCl2 và MCl3

- PTHH: (1) MCl2 + 2NaOH > M(OH)2 + 2NaCl

(2) MCl3 + 3NaOH > M(OH)3 + 3NaCl

n M(OH)2 = 19,8 /(M + 34)

n MCl2 = 0,5M /(M + 71)

Theo PTHH (1) nM(OH)2 = nMCl2

<=> = <=> 19,8M + 1405,8 = 0,5M2 + 17 M

<=> 0,5M2 - 2,8M - 1045,8 = 0

Giải phơng trình trên ta tìm đợc:

M1 = 2,8 - 53,06 = - 50,26 ( loại vì M >

0 )

M2 = 56 Vậy kim loại M là sắt Fe, 2 muối cần tìm là FeCl2, FeCl3

2.2 Xác định công thức hoá học.

*Nhận xét: Nhìn nhận một cách khái quát thì dạng bài tập này

phải giải quyết đợc 2 vấn đề chính:

+) Thứ nhất trong phân tử chất đó gồm những nguyên tố nào +) Thứ hai trong một phân tử chất đó có bao nhiều nguyên tử của mỗi nguyên tố trên

- Hai phần này không tách khỏi nhau, phần định tính thờng

đầu bài cho sẵn hoặc suy ra từ các sản phẩm Phần định lợng dựa vào phản ứng hoá học và các dữ kiện đề bài > lập tỉ lệ,

tỉ số, từ đó tìm chỉ số của mỗi nguyên tố

a) Các bớc giải chung

- Đặt công thức chung: AxCyOz

- Dựa vào phản ứng và các dữ kiện đầu bài lập tỉ lệ x : y : z > Tìm x,y,z

( Biết x,y,z là số nguyên tối giản)

b) Bài tập VD

Bài tập 1: Khử một lợng oxit sắt cha biết bằng H2 nóng d Sản phẩm hơi tạo ra hấp thụ bằng 100g dung dịch H2SO4 98% thì nồng độ axit giảm 3,405% chất rắn thu đợc sau phản ứng khử

đợc hoà tan bằng axit H2SO4 loãng thoát ra 3,36 l khí H2 (đktc) Tìm công thức oxit sắt bị khử?

Lời giải

- Gọi công thức oxit sắt là FexOy

- PTHH: (1) FexOy + yH2 > xFe + yH2O

(2) Fe + H2SO4 loãng > FeSO4 + H2

n H2 = 3,36 : 0,15 (mol)

Theo PT (1) và (2) n.Fe trong FexOy = n Fe(2) = 0,15 mol

mH2SO4 = 98 g

m dung dịch H2SO4sau hấp thụ = 100 + mH2O

C% H2SO4 sau hấp thụ: 98 - 3,405 = 94,595%

Ta có = => mH2O =

nH2O = 3,6 : 18 = 0,2 mol

Theo (1) no trong FexOy = nH2O = 0,2 mol

Ta có tỉ lệ: = = = => x= 3; y = 4

Vậy công thức sắt cần tìm là: Fe3O4

Bài tập 2: Cho 10 g dung dịch muối sắt clorua 32,5 % tác dụng

với dung dịch bạc nitrat d tạo thành 8,61 g kết tủa Hãy tìm CTHH của muối sắt đã dùng

Lời giải

- Gọi công thức muối sắt clorua là FeClx

- PTHH: FeClx + xAgNO3 >Fe(NO3)x + x AgCl

n AgCl = 8,61:143,5 = 0,06 mol

mFeClx= = 3,25 (g)

n FeClx = (mol)

Theo PT: n AgCl = nFeClx nên ta có :

<=> 3,25 x = 3,36 + 2,13 x

<=> 1,12 x= 3,36

=> x = 3 Vậy CTHH của muối sắt : FeCl3

Bài tập 3:

Khử hoàn toàn 0,8g oxit kim loại M cần dùng 336 ml H2 (đktc) Cho lợng kim loại thu đợc phản ứng với dung dịch axit HCl lấy d thu đợc 224ml khí H2 (đktc) Xác định công thức oxit của M Lời giải

Giả xử kim loại M không thay đổi hoá trị

Gọi công thức oxit của kim loại M: Mx0y, M có hoá trị 2y/x

nH2 (PT1) = 0,336 : 22,4 = 0,015 mol

nH2 (PT2) = 0,224 : 22,4 = 0,01 mol

PTHH: (1) MxOy + yH2 > xM + yH2O

1mol ymol xmol ymol

0,015/y mol 0,015mol x/y0,015mol 0,015mol

(2) xM + 2yHCl > xMCl2y/x + yH2

xmol 2ymol xmol ymol

0,01x/y mol 0,01mol

Ta có: Số mol của M là 0,15 = 0,1 vô lí => M có sự thay

đổi hoá trị

Gọi hoá trị của M khi tham gia phản ứng với HCl là a (a là số nguyên, a>0)

PTHH (3) 2M + 2HCl > 2MCla + aH2

2mol2amol 2mol amol

0,1.2/amol 0,2mol 0,1.2/amol 0,1mol

Theo PT (1) nH2O = 0,015mol => nO = 0,015mol =>mO = 0,015.16 = 0,24g

mM = 0,8- 0,24 = 0,56g

nM =

Theo PT(3) nH2 = nM

=> 0,1 =

=> 0,56/M = 0,2/a => M =28a

a là hoá trị của M, a nhận các giá trị 1,2,3 thì giá trị của M

t-ơng ứng trong bảng dới đây:

M là kim loại chỉ có cặp a = 2; M =56 là thoả mãn => M là Fe(sắt)

Ta có tỉ lệ x : y = nFe : nO = : = 0,01 : 0,015 = 2 : 3

=> x =2 ; y = 3

Vậy công thức oxit của M là Fe2O3

3 Xác định CTHH một chất bằng bài toán biện luận

3.1 Bài toán biện luận theo hoá trị:

a/ Cách giải

- Gọi nguyên tố cần tìm là M, có hoá trị a (a > 0, a là số tự nhiên )

- Viết PTHH

- Dự vào PTHH và các dữ kiện đề bài, lập PT liên hệ giữa M và a

- Biện luận tìm M và a thoả mãn bài toán

b/ Bài tập ví dụ

Bài tập 1: Hoà tan 3,87 g kim loại X bằng axit HCl thu đợc 4,704 lit khí H2 ở đktc Xác định kim loại X?

Lời giải Gọi a là hoá trị của kim loại X ( a > 0; a thuộc N)

PTHH: 2X + 2aHCl > 2XCla + aH2

nH2 = 4,704 : 22,4 = 0,21 mol

Theo PT nH2 = nx

=> nx = 0,21 => nx =

X = 3,78a : 0,42 => X= 9a

a X

1 28

2 56

3 84

giá trị X tơng ứng theo bảng sau :

Chỉ có trờng hợp a = 3; x = 27 là thoả mãn

Vậy kim loại X là nhôm ( Al)

Bài tập 2: Hoà tan 16, 2 g kim loại X bằng 5 lít dung dịch HNO3

0,5 M sau phản ứng kết thúc thu đợc 5,6 l hỗn hợp NO và N2 ở

đktc nặng 7,2 g Tìm kim loại X

Lời giải

- Số mol hỗn hợp NO ,N2 = 5,6 : 22,4 = 0,25 mol

Gọi a là hoá trị của kim loại X ( a > 0; a thuộc N)

Gọi số mol NO và N2 lần lợt là x và y ( x, y > 0)

PTHH: (1) 3X + 4aHNO3 > 3X(NO3)a + aNO + 2aH2O

x mol (2) 10X + 12aHNO3 > 10X(NO3)a + aN2+ 6a H2O

y mol

- Ta có hệ phơng trình

x + y = 0,25 (1)

30x + 28 y = 7,2 (2)

Từ (1) suy ra x = 0,25 - y thay vào (2) ta đợc

30 (0,25 - y) + 28 y = 7,2

7,5 - 2y = 7,2

=> y = 0,15 => x= 0,1 Vậy nNO = 0,1 mol, nN2 = 0,15 mol

TheoPT(1) nx = nNO = 0,1 =

(2) nx= .nN2 = 0.15 =

Tổng nX = + =

X = mX : nX = 16,2 : = 9a

a X

1 9

2 18

3 27