SKKN Phát triển kĩ năng giải bài tập hóa học cho học sinh THPT bằng phương pháp tự chọn lượng chất thích hợp

SKKN: PHÁT TRIỂN KĨ NĂNG GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC CHO HỌC SINH THPT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỰ CHỌN LƯỢNG CHẤT THÍCH HỢP PHẦN – ĐẶT VẤN ĐỀ Từ năm học 2006-2007, Bộ giáo dục đào tạo đưa hình thức thi trắc nghiệm khách quan mơn hóa học kì thi tốt nghiệp trung học phổ thông , thi tuyển sinh vào đại học cao đẳng Để làm tốt thi trắc nghiệm khách quan đòi hỏi học sinh phải nắm vững kiến thức môn, kĩ cần thiết để giải nhanh tập hóa học đặc biệt em cần biết áp dụng phương pháp giải nhanh tập hóa học Phát triển kĩ giải tập hóa học cho học sinh THPT phương pháp tự chọn lượng chất thích hợp phương pháp chọn lọc để giải nhanh tập Học sinh áp dụng phương pháp giải nhanh nhiều loại tập khác nhau, nhiều toán phức tạp Chuyên đề “Phát triển kĩ giải tập hóa học cho học sinh THPT phương pháp tự chọn lượng chất thích hợp” với mong muốn giúp cho học sinh vận dụng tốt kiến thức đồng thời rèn thao tác tư nhanh giải tập hóa học PHẦN - NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP TỰ CHỌN LƯỢNG CHẤT THÍCH HỢP A/ Phương pháp chung Một số tốn, kiện tóan cho dạng tổng quát V(lít), a(gam) kết tính tốn khơng phụ thuộc vào lượng V; a ban đầu Đối với dạng toán ta nên tự chọn đại lượng thích hợp để giúp việc tính tốn trở lên đơn giản B/ Áp dụng Bài 1: Một loại đá vôi chứa 80% CaCO3; 10,2% Al2O3 9,8 % Fe2O3 nung đá nhiệt độ cao ta thu chất rắn có khối lượng 78% khối lượng đá trước nung a) Tính H phản ứng phân hủy CaCO3 % khối lượng CaO đá sau nung b) Tính Vdung dịch HCl 0,5M vừa đủ để hòa tan 10(g) hỗn hợp chất sau nung Bài giải: t CaCO3  CaO + CO2 → Tự chọn khối lượng CaCO3 ban đầu 100 gam → khối lượng đá sau nung 78 (gam) Khối lượng chất rắn giảm khối lượng CO2( ↑ ) = 100 – 78 = 22(g) → nCO2 = 0,5mol nCaCO3 = nCaO = nCO2 = 0,5 ( mol) % mCaO = → H= 0,5.100 = 62,5% 80 0,5.56 ≈ 35,9(%) 78 Trong 78 g đá sau nung có 10,2 g Al2O3; 9,8 g Fe2O3; 28 g CaO; 30 g CaCO3 Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + H2O CaO + 2HCl → CaCl2 + H2O CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 ↑ + H2O nHCl = 6nAl2O3 + 6n Fe2O3 + 2nCaO + 2nCaCO3 = 2,5675 (mol) 10 2,5675 Vdung dịch HCl hòa tan 10g đá sau nung là: 78 0,5 = 0,6583 (l) Bài 2: Hịa tan muối cacbonnat kim loại M, hóa trị n lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 9,8 % thu dung dịch A chứa muối sunphat có nồng độ 14,18 % Xác định kim loại M Bài giải: M2(CO3)n + n H2SO4 → M2(SO4)n + nCO2 ↑ + nH2O 1mol n mol mol Tự chọn số mol M2(CO3)n 1mol n mol mdd H2 SO4 = 98.n : 9,8% =1000.n (gam) Khối lượng dung dịch A : 2M + 60n + 1000n – 44n = (2M + 1016n) gam Ta có: M + 96n = 14,18% → M= 28n Vậy n=2 M= 56 phù hợp 2M + 1016n Kim loại M Fe Bài 3: Hỗn hợp khí A gồm Cl H2 có tỉ khối so H 9,625 Cho A vào bình thủy tinh kín chiếu sáng, sau phản ứng thu hỗn hợp khí B có % khối lượng HCl = 36,5% Tính H phản ứng % V hỗn hợp khí B Bài giải: Chọn nA = 1mol → số mol Cl2 = x mol; số mol H2 = (1-x) mol → M = 71 x + 2(1-x) = 9,625 → x = 0,25 mol → nCl2 = 0,25 mol; nH2 = 0,75 mol Phương trình phản ứng: H2 + Cl2 → 2HCl mA = mB = 9,625.2 = 19,25 gam → mHCl =36,5% 19,25 = 7,02625 gam → nHCl = 0,1925 mol Theo phản ứng: Số mol Cl2 phản ứng = số mol H2 phản ứng = số mol HCl = 0,09625 mol Vì số mol Cl2 ban đầu < số mol H2 ban đầu → H tính theo Cl2 H= 0, 09625mol = 38,5% 0, 25 % V hỗn hợp khí B: Theo phản ứng: nB = nA = 1mol % VHCl = 19,25%; % VCl2 = 15,375 %; % VH2 = 65,375% Bài 4: Cho a gam dung dịch Na2CO3 10,6% tác dụng vừa đủ với b gam dung dịch HCl c% Sau phản ứng thu dung dịch X chứa NaCl có nồng độ 5,982% Tính C Bài giải: Phương trình phản ứng: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O 1mol 2mol 2mol 1mol Chọn số mol Na2CO3 = mol → khối lượng Na2CO3 = 106 g → khối lượng dung dịch Na2CO3 = 1000g 7300 mHCl = 36,5 = 73g → khối lượng dung dịch HCl = (g) C Khối lượng dung dịch X = 1000 + 7300 7300 - 44 = ( 956 + ) gam C C 2.58,5 C% = 958 + 7300 = 5,982 % → C = 7,3 C Bài 5: Hịa tan hồn tồn khối lượng M hóa trị n dung dịch H 2SO4 (lỗng) cạn dung dịch Sau phản ứng thu lượng muối khan có khối lượng gấp lần khối lượng ban đầu Xác định M Bài giải: 2M + nH2SO4 → M2(SO4)n + nH2 2mol Ta có: 1mol 10M = 2M + 96n ⇔ 8M = 96n ⇔ M = 12n → n = M = 24 → Mg Vậy M Mg Bài 6: Hỗn hợp X gồm Nitơ hiđro có tỷ khối so với H = 3,6 Cho X qua chất xúc tác thích hợp đun nóng thu hỗn hợp Y có tỷ khối so với H = Tính hiệu suất phản ứng Bài giải: t N2 + 3H2  2NH3 → o Ta có: M X = 7,2; MY = Tự chọn số mol hỗn hợp X mol → m hỗn hợp X = 7,2 (g) Số mol N2 = x (mol) → số mol H2 = (1 – x) (mol) Ta có: 28x + 2(1-x) = 7,2 ⇔ 26x =5,2 ⇔ x = 0,2 (mol) → Số mol N2 = 0,2 mol Số mol H2 = 0,8 mol N2 + 3H2 → 2NH3 Số mol ban đầu: 0,2mol 0,8mol Số mol phản ứng: xmol 3xmol 2xmol 0,8- 3x 2x Số mol sau phản ứng: 0,2 –x ∑ nY = 0,2 –x + 0,8 – 3x + 2x = (1- 2x) mol Vì: mY = mX = 7,2 (g) → nY = mY 7, = = 0,9 MY → – 2x = 0,9 ⇔ x = 0,05 (mol) Ta có: 0, 0,8 → hiệu suất phản ứng tính theo N2 < 0, 05 H = 0, = 25 % Bài 7: Hỗn hợp A gồm SO2 O2 có tỷ khối so với H2 = 24 Cho A qua chất xúc tác thích hợp nung nóng thu khí B có tỷ khối so với H 30 Tính H phản ứng Bài giải: M A = 24.2=48 Tự chọn số mol hỗn hợp A (mol) → mA= 48 gam nSO2 = x (mol) Ta có: → nO = (1-x) (mol) 64x + 32( – x) = 48 ⇔ 64x + 32 – 32x =48 ⇔ 32x = 16 → x = 0,5 (mol) → nSO2 = 0,5 (mol) → 2SO2 + nO2 = 0,5 (mol) O2 o , xt  t → Số mol ban đầu: 0,5mol 0,5mol Số mol phản ứng: ymol ymol 2SO3 Số mol sau phản ứng: ∑n B ( 0,5-y)mol ( 0,5-0,5y)mol ymol ymol = 0,5 – y + 0,5 -0,5y + y = (1 – 0,5y) mol 48 Vì: mB = mA = 48 (g) → nB= = 0,8 60 Ta có: – 0,5y = 0,8 → y = 0,4 (mol) Vì số mol SO2 số mol O2 ban đầu nên hiệu suất phản ứng tính theo SO2: 0, H = 0,5 = 80% Bài 8: Hỗn hợp khí A thu bình tổng hợp NH chứa N2, H2, NH3 Lấy V lít khí A dùng tia lửa điện phân hủy hết NH Sau thí nghiệm thu hỗn hợp khí B tích 1,5.V lít Cho B qua ống chứa bột CuO dư nung nóng ống đựng P2O5 để hút H2O thể tích khí cịn lại 0,25VB lit a/ Tính % thể tích khí hỗn hợp A b/ Tính hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3 tạo hỗn hợp A Bài giải: a/ Tự chọn số mol hỗn hợp A 100 mol → Số mol hỗn hợp B 125 mol Số mol khí tăng là: 125-100= 25 mol Phản ứng phân hủy NH3: 2NH3 → N2 + 3H2 Theo phản ứng số mol khí tăng số mol NH3 phản ứng Số mol NH3 A là: 25 mol Khi cho B qua CuO dư nung nóng có phản ứng: CuO + H2 → Cu + H2O Sau hút H2O khí cịn lại N2 có số mol là: 0,25.125 = 31,25 mol Số mol N2 tạo phân hủy NH3 là: 25 : = 12,5 mol Số mol N2 A là: 31,25 – 12,5 = 18,75 mol Thành phần % khí A là: NH3: 25%; H2 : 56,25%; N2: 18,75% b/ Phản ứng tổng hợp NH3 là: N2 + 3H2 → 37,5mol NH3 Số mol phản ứng 12,5mol 25mol Số mol sau phản ứng 18,75mol 56,25mol 25 mol Số mol ban đầu 31,25mol 93,75mol 0mol Vì tỉ lệ mol N2 H2 ban đầu 1: nên hiệu suất tính theo N2 H2 H= 12,5 = 40% 31, 25 Bài 9: Cho thể tích khơng khí chứa 80% thể tích N 20% thể tích O2 cần thiết qua bột than đốt nóng thu hỗn hợp khí A chứa CO N Trộn A với lượng khơng khí gấp đơi lượng cần thiết để đốt cháy hết CO thu hỗn hợp khí B Đốt khí B thu hỗn hợp khí D % VN2 = 79,47% Tính H phản ứng đốt cháy CO Bài Giải: t C + O2  CO2 → o t CO2 + C  2CO → o Chọn số mol khơng khí ban đầu = 100 (mol) → Số mol O2 = 20 (mol) Số mol N2 = 80 (mol) Vì hỗn hợp sau phản ứng có CO N2 → số mol CO = 20.2 = 40 mol Giả sử khí CO bị đốt cháy hết theo phản ứng: t 2CO + O2  2CO2 → o 40mol 20 mol Số mol O2 phản ứng 20 mol → số mol O2 cần dùng 40 (mol) → Tổng số mol N2 B là: 80+40.4 = 240 mol Vì sau phản ứng số mol N2 không đổi nên số mol N2 D 240 mol Tổng số mol khí D là: 240.100: 79,47 = 302 mol Gọi số mol CO phản ứng x mol → số mol O2 phản ứng x/2 mol số mol CO tạo x mol Tổng số mol khí D là: 240 + 40 – x + 40 – x/2 + x = 302 → x = 36 mol Vậy hiệu suất phản ứng đốt cháy CO là: 36 : 40 = 90% Bài 10: Cho dung dịch H2SO4 có nồng độ x% trung hòa vừa đủ với dung dịch KOH 10% thu dung dịch muối có nồng độ 11,154% Tính x Bài giải: Phương trình phản ứng: H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O Chọn số mol H2SO4 phản ứng mol mddH SO4 = 9800 112.100 ( g ); mdd KOH = = 1120 g x 10  9800  + 1120 ÷g mdd muối =   x  174 = 11,154% C% = 9800 + 1120 x → x = 22,27 Bài 11: Hòa tan a gam kim loại M lượng vừa đủ dung dịch HCl 7,3% Sau phản ứng thu dung dịch X có nồng độ phần trăm muối 12,794% Xác định kim loại M Bài giải: Chọn số mol M phản ứng mol 2M + 2nHCl → 2MCln + nH2 1mol nmol 1mol mddHCl = n mol 36, 5n = 500n( gam) 7, 3% mddX = 500.n + M – n/2 = ( 499.n + M) gam C% = M + 35,5n = 12, 794% 499n + M →M = 32, 5n →n = M = 65 M kim loại Zn Bài 12: Cho a gam kim loại M tác dụng với dung dịch H 2SO4 lỗng dư, đun nóng đến phản ứng hoàn toàn thu b gam muối có V lít H2 (đktc) Mặt khác cho a gam kim loại M tác dụng vừa đủ với V2 lít Cl2 (đktc) thu b2 gam muối Biết V2 = 1,5 V1 b1 = 93,3754% b2 Xác định kim loại M Bài giải: 2M + nH2SO4 → M2(SO4)n + nH2 1mol Chọn 0,5.n mol 0,5 mol 0,5.n mol nM = mol → a g 2M + mCl2 → 2MClm mol 0,5m mol 1mol Ta có V2 V1 = 0,5m m = 1,5 → = → m = 1,5n 0,5n n Với b1 = 93,3754 %.b2 → 0,5( 2M + 96n) = 93,3754% (M + 35,5m) với m = 1,5n → M = 26n → M = 52 → Cr Bài 13: Cho Na dư vào a gam dung dịch HCOOH nồng độ C% đến phản ứng hoàn toàn thu 0,04.a gam H2 Tính C Bài giải: Ta có phương trình phản ứng Na + HCOOH → HCOONa + H2 Na + H2O → NaOH + H2 Chọn khối lượng dung dịch HCOOH 100g → mHCOOH → mH 2O = C gam; = (100-C) gam ; mH =4 gam nH Ta có: = → 4= ( nHCOOH + nH 2O ) C 100 − C → C = 46 + 46 18 Bài 14: Cho dung dịch CH3COOH có nồng độ x% tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH 10% thu dung dịch muối 10,25% Tính x Bài giải: Tự chon số mol CH3COOH tham gia phản ứng mol CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O 60 g 40 g Khối lượng dung dịch axit = 82 g 6000 (g) x Khối lượng dung dịch NaOH = 40 : 10% = 400 (g) Ta có: 82 10, 25 6000 = + 400 100 x ⇔ 8200x = 61500 + 4100x 10 ⇔ 4100x = 61500 ⇔ x = 15 (%) Bài 15: Oxi hóa ancol etylic CuO nung nóng thu hỗn hợp chất lỏng có khối lượng phân tử trung bình 40 Tính hiệu suất phản ứng oxi hóa ancol etylic Bài giải: CH3-CH2OH + CuO → CH3CHO + Cu + H2O Chọn số mol CH3CH2OH ban đầu mol Đặt số mol CH3CH2OH phản ứng x mol Hỗn hợp sau phản ứng có:- số mol CH3CH2OH (1-x) mol - số mol CH3CH=O x mol - số mol H2O x mol M = 46(1 − x ) + 44 x + 18 x = 40 1+ x Suy x = 0,375 → H = 37,5% Bài 16: Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp X gồm (CH) A B thu CO2 132a g 41 45a g H2O Thêm vào hỗn hợp X nửa lượng A có X đốt cháy 41 hồn tồn thu 165a 60, 75a g CO2 g H2O Biết A, B không làm 41 41 màu Br2 a) Xác định công thức phân tử A b) Tìm cơng thức phân tử B Bài giải: a/ Chọn a = 41 Số mol CO2 H2O thu đốt a gam hỗn hợp X Số mol CO2 = 3mol; số mol H2O = 2,5 mol Số mol CO2 H2O thu đốt a gam hỗn hợp X nửa A X 11 Số mol CO2 = 3,75 mol; số mol H2O = 3,375 mol Số mol CO2 H2O thu đốt nửa A X Số mol CO2 = 3,75 -3 = 0,75 mol Số mol H2O = 3,375 – 2.5 = 0,875 mol Đốt A cho nH2O > nCO2 → A ankan: CnH2n+2 nA = nH2O – nCO2 = 0,125 mol 0, 75 n = 0,125 = → công thức A: C6H14 b/ Đốt B cho: nCO2 = – 0,75 = 1,5 mol nH2O = 2,5 – 0,875 = 0,75 mol Vì nH2O < nCO2 B khơng làm màu dung dịch Br2 → B đồng đẳng benzen: CmH2m-6 → 1,5 m = 0, 75.2 → m = → C6H6 2m − Bài 17: Cho hỗn hợp A gồm (CH) khí X, Y, Z thuộc dãy đồng đẳng hỗn hợp B gồm O2 O3 Trộn A,B theo tỷ lệ thể tích V A : VB = 1,5 : 3,2 đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp sau phản ứng có CO 2, H2O có tỉ lệ thể tích CO2 H2O = 1,3 : 1,2 Tính tỉ khối A so với H2 biết tỉ khối B so với H2 19 Bài giải: Chọn số mol CO2 = 1,3 mol → số mol H2O = 1,2 mol Theo bảo toàn khối lượng: mA = mC + mH = 1,3 12 + 1,2 2= 18,0 g mB =mO = 1,3 32 + 1,2 16 = 60,8 g M B 60,8 = 19 =38 → nB = = 1,6 mol → nA = 38 1,5 1,6 = 0,75 mol 3, 12 → M A= 18, = 24 0, 75 d A/ H2 24 = 12 = Bài 18: Crackinh C4H10 thu hỗn hợp khí B gồm hiđrocacbon có tỷ khối so với H2 = 18,125 Tính hiệu suất phản ứng crackinh Bài giải: Phản ứng crackinh butan: C4H10 → CH4 + C3H6 C4H10 → C2H6 + C2H4 M B = 18,125 = 36,25 Chọn số mol C4H10 ban đầu 1mol → khối lượng C4H10 = 58gam Theo bảo tồn khối lượng khối lượng hỗn hợp B khối lượng C 4H10 ban đầu = 58 g → nB = 58 = 1,6 mol 36, 25 Theo phản ứng: Số mol khí tăng số mol C4H10 phản ứng = 1,6 - = 0,6 mol H= 0, = 60% Bài 19 Cho từ từ Na tới dư vào a gam dung dịch HCl nồng độ C% Sau phản ứng lượng khí H2thu 35% khối lượng dung dịch axit ban đầu Tính C Bài giải: Na + HCl → NaCl + H2 Na + H2O → NaOH + H2 Chọn khối lượng dung d ịch HCl ban đầu = 100 (g) → mH2 = 5,35 (g) → nH2 = 2,675 (mol) mHCl = C (g) m H2O = 100 – C (g) Ta có: 13  C 100 − C   + ÷ = 5,35 36   73 ⇔ 14600 – 74C = 14059,8 ⇔ 540,2 = 74C ⇔ C = 7,3 Bài 20: Một hỗn hợp X gồm hiđro cacbon A mạch hở ( có liên kết đơi phân tử) H2 có tỷ khối so với H2 = 4,8 Nung nóng X với Ni xúc tác để phản ứng xảy hồn tồn thu hỗn hợp Y có tỷ khối so với H Xác định công thức phân tử tính % thể tích hỗn hợp X Bài giải: Chọn số mol X mol → mX = 4,8.2 = 9, g Đặt công thức phân tử X là: CnH2n-2 CnH2n-2 + 2H2 → CnH2n+2 Vì MY = =16 → Y có H2 dư CnH2n+ mY = mX = 9, g → nY = 9, = 0, 6mol 16 nH = ymol ; nCn H n−2 = xmol → nH phản ứng = 2x mol; nCn H n+2 = x mol → nH dư = ( y – 2x) mol Ta có : x + y = 1( 1) x + y -2x = 0,6(2) Giải hệ (1); (2) ta có : x = 0,2; y = 0,8 Trong hỗn hợp Y: số mol CnH2n+2 = 0,2 mol số mol H2 = 0,4 mol Ta có: 0,2(14n +2) + 0,4.2 = 9,6 → n = → công thức phân tử A C3H4 Phần trăm thể tích hỗn hợp X là: % V H2 là: 0,4 : 0,6 = 66,67% % V C3H8 là: 33,33% Bài 21: Cho dung dịch C2H5COOH có nồng độ a% tác dụng vừa đủ với dung dịch KOH 11,2% Sau phản ứng thu dung dịch muối có nồng độ 11,2 % Tính a Bài giải: Phương trình phản ứng: C2H5COOH + KOH → C2H5COOK + H2O 14 0,2 mol Chọn: mddKOH = 100 g → nKOH = → mddC2 H5COOH = 0,2 mol 0,2 mol 100.11, = 0, 2mol 100.56 0, 2.74 1480 = g a% a 1480   mdd muối = 100 + ÷g a   0, 2.112 = 11, 2% 1480 Ta có: C% = 100 + a → a = 14,8 PHẦN – KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ “Phát triển kĩ giải tập hóa học cho học sinh THPT phương pháp tự chọn lượng chất thích hợp” có tính chất tổng kết kinh nghiệm thân tích lũy từ q trình giảng dạy nhiều năm khối lớp trường phổ thông luyện thi đại học cao đẳng Trong thực tế giảng dạy nhận thấy học sinh cần phải nắm vững kiến thức bản, biết tư linh hoạt từ tìm phương pháp thích hợp để giải tập cụ thể Chuyên đề áp dụng nhiều năm giảng dạy lớp bồi dưỡng học sinh -giỏi ôn thi đại học Kết thực tế cho thấy em tiếp thu dễ dàng, nắm vững phương pháp giải vận dụng tốt để giải tập khó sách tập hóa học lớp 10, 11, 12 đề thi tuyển sinh đại học Mặc dù cố gắng lực hạn chế nên chuyên đề khơng tránh khỏi thiếu sót mong bạn đọc góp ý 15 Tôi xin chân thành cảm ơn …………., ngày … tháng … năm 20… Người viết 16 ... + a → a = 14,8 PHẦN – KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ? ?Phát triển kĩ giải tập hóa học cho học sinh THPT phương pháp tự chọn lượng chất thích hợp? ?? có tính chất tổng kết kinh nghiệm thân tích lũy từ q trình... dưỡng học sinh -giỏi ôn thi đại học Kết thực tế cho thấy em tiếp thu dễ dàng, nắm vững phương pháp giải vận dụng tốt để giải tập khó sách tập hóa học lớp 10, 11, 12 đề thi tuyển sinh đại học Mặc... hòa tan 10(g) hỗn hợp chất sau nung Bài giải: t CaCO3  CaO + CO2 → Tự chọn khối lượng CaCO3 ban đầu 100 gam → khối lượng đá sau nung 78 (gam) Khối lượng chất rắn giảm khối lượng CO2( ↑ ) = 100