Chuyên đề hóa học 9 phương pháp giải một số dạng bài tập hóa học phức tạp

Phân tích thực trạng III- MỘT SỐ GIẢI PHÁP Chủ đề 1: Phương pháp tự do chọn lượng chất Chủ đề 2 : Phương pháp khối lượng mol trung bình Chủ đề 3 : Phương pháp tăng giảm khối lượng Chủ đề

PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP

Người thùc hiÖn : Nguyễn Phượng

PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP HOÁ HỌC PHỨC TẠP

A- PHẦN MỞ ĐẦU

I lí do chọn đề tài

II Mục đích nghiên cứu

III Đối tượng và khách thể nghiên cứu

IV -Nhiệm vụ nghiên cứu

V Phạm vi nghiên cứu

VI- Phương pháp nghiên cứu

B- NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

I Cơ sở lý luận về các phương pháp giải nhanh một số bài toán hoá học

II Phân tích thực trạng

III- MỘT SỐ GIẢI PHÁP

Chủ đề 1: Phương pháp tự do chọn lượng chất

Chủ đề 2 : Phương pháp khối lượng mol trung bình

Chủ đề 3 : Phương pháp tăng giảm khối lượng

Chủ đề 4: Phương pháp tính theo lượng của nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử ( bảo toàn nguyên tố )

Chủ đề 5: Phương pháp hợp thức

IV-MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

C- KẾT LUẬN CHUNG

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Nhằm cung cấp cho các em đam mê học hoá có được một số phương pháp cơ bản để giải một số dạng toán phức tạp thường gặp ở môn HOÁ HỌC 9

II-MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

1- Nghiên cứu một số phương pháp giải các bài toán hoá học

2-Nêu ra phương pháp giải theo từng chủ đề nhằm giúp học sinh giỏi rèn luyện kỹ năng, giải tốt nhiều bài toán hoá học nhằm nâng cao chất lượng đội tuyển học sinh giỏi

III-ĐỐI TƯỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU

1- Đối tượng nghiên cứu

Đề tài này nghiên cứu 5 phương pháp giải bài toán hoá học, nguyên tắc áp dụng của mỗi phương pháp

2- Khách thể nghiên cứu

Khách thể nghiên cứu là học sinh lớp 9 CHĂM HỌC ,THÍCH HỌC HOÁ

IV-NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài nhằm giải quyết một số vấn đề cơ bản sau đây

1-Những cơ sở lý luận về phương pháp giải nhanh các bài toán hoá học; nêu ra một số phương pháp cụ thể và nguyên tắc áp dụng cho mỗi phương pháp

2-Từ việc nghiên cứu vận dụng đề tài, rút ra bài học kinh nghiệm để phát triển thành diện rộng, góp phần nâng cao chất lượng học sinh

V- PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Do hạn chế về thời gian và nguồn lực nên về mặt kiến thức kỹ năng, đề tài chỉ nghiên cứu 5 chủ đề về các phương pháp giải bài toán hoá học.Các ví dụ nêu trong mỗi chủ đề chỉ đề cập đến phần bài tập vô cơ có nội dung rất ngắn gọn

VI- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1- Phương pháp chủ yếu

Căn cứ vào mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu, tôi sử dụng phương pháp chủ yếu là tổng kết kinh nghiệm, được thực hiện theo các bước:

• Xác định đối tượng: xuất phát từ những khó khăn vướng mắc trong quá trình dạy học , tôi

xác định cần phải nghiên cứu tích luỹ kinh nghiệm về phương pháp giải một số dạng bài tập hoá học phức tạp Qua việc áp dụng đề tài để đúc rút, tổng kết kinh nghiệm

2-Các phương pháp hỗ trợ

Ngoài các phương pháp chủ yếu, tôi còn dùng một số phương pháp hỗ trợ khác như phương pháp nghiên cứu tài liệu và điều tra nghiên cứu đối tượng học sinh

B- NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

I- CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH MỘT SỐ BÀI TOÁN HOÁ HỌC.

Hệ thống các bài tập hoá học rất phong phú và đa dạng Mỗi dạng bài tập hoá học đều có nguyên tắc riêng và có phương pháp giải đặc trưng riêng Tuy nhiên do việc phân loại các bài tập hoá học chỉ mang tính tương đối, vì vậy trong mỗi loại bài tập loại này thường chứa đựng một vài yếu tố của loại bài tập kia Điều đó giải thích tại sao có nhiều bài toán hoá học giải được bằng nhiều cách giải khác nhau Đối với học sinh giỏi không phải chỉ đơn thuần là giải ra đáp số mà việc biết giải khéo léo, tiết kiệm được thời gian mà vẫn cho kết quả chính xác mới

là điều quan trọng

Về nguyên tắc, muốn giải nhanh và chính xác một bài toán hoá học thì nhất thiết học sinh phải hiểu sâu sắc nội dung và đặc điểm của bài toán đó, nắm vững các mối quan hệ giữa các lượng chất cũng như tính chất của các chất, viết đúng các phương trình phản ứng xảy ra

Thực tế có rất nhiều bài toán rất phức tạp: các dữ kiện đề cho không cơ bản ( tổng quát ), hoặc không rõ, hoặc thiếu nhiều dữ kiện … tưởng chừng như không bao giờ giải được Muốn giải chính xác và nhanh chóng các bài toán loại này thì phải chọn một phương pháp phù hợp nhất ( phương pháp giải thông minh )

Trong phạm vi của đề tài này, tôi xin được mạn phép trình bày kinh nghiệm bồi dưỡng một số phương pháp giải nhanh các bài tập hoá học phức tạp

Nội dung đề tài được sắp xếp theo 5 chủ đề, mỗi chủ đề có nêu nguyên tắc áp dụng và các ví

dụ minh hoạ Sau đây là tên một số phương pháp giải bài tập hoá học được thể hiện trong đề tài:

1) Phương pháp tự do chọn lượng chất

2) Phương pháp khối lượng mol trung bình

3) Phương pháp tăng giảm khối lượng

4) Phương pháp tính theo lượng của nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử

5) Phương pháp hợp thức

II PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG

1-Thực trạng chung

Khi chuẩn bị thực hiện đề tài, năng lực giải các bài toán hoá học của học sinh nói chung là rất yếu Đa số học sinh thường tỏ ra rất mệt mỏi khi phải gặp các bài tập phức tạp như : các dạng có dữ kiện không cơ bản (tổng quát), hoặc các bài tập quá nhiều phản ứng, hoặc các bài tập dữ kiện đề cho không rõ… Vì thế họ rất thụ động trong các buổi học và không có hứng thú học tập Học sinh ít sách tham khảo viết về các phương pháp nêu trong đề tài Một số em có sách tham khảo nhưng cũng mới chỉ là các sách “ Học tốt “ hoặc “ Bài tập nâng cao “ chưa đáp ứng tốt với nhu cầu học sinh của trường

2- Chuẩn bị thực hiện đề tài

Để áp dụng đề tài vào trong công tác giảng dạy phải chú ý một số khâu quan trọng như sau:

- Tìm hiểu khả năng nhận thức ,tiếp thu của học sinh

- - Xác định mục tiêu, chọn lọc và nhóm các bài toán theo dạng, chọn lọc phương pháp, xây dựng nguyên tắc áp dụng, biên soạn bài tập mẫu ; các bài tập vận dụng và nâng cao Ngoài ra phải dự đoán những tình huống có thể xảy ra khi thực hiện mỗi chủ đề bài tập c) Sưu tầm tài liệu, trao đổi kinh nghiệm cùng các đồng nghiệp

III- MỘT SỐ GIẢI PHÁP

Khi thực hiện đề tài vào giảng dạy, tôi giơi thiệu cho HS các bước chung để giải một bài

toán hoá học ( sau khi đã nghiên cứu kỹ đề bài cho gì ? hỏi gì ? các kiến thức hoá học có liên quan ? các mối quan hệ giữa điều kiện và yêu cầu ? xác định cách thức để thực hiện các thao tác để hoàn thành yêu cầu của đề bài); gồm các bước như sau :

-Bước 1:Chuyển dữ kiện không cơ bản thành các dữ kiện cơ bản ( theo số mol )

(dữ kiện không cơ bản thường là : chất không tinh khiết, các đại lượng chưa chuẩn về đơn vị,

… )

Bước 2: Đặt ẩn cho số mol, hoá trị, nguyên tử khối … ( Nếu cần )

-Bước 3: Viết đúng tất cả các phương trình hoá học xảy ra

-Bước 4: Thực hiện các kỹ năng tính toán theo CTHH, theo PTHH, biện luận

-Bước 5: Kiểm tra

Tiếp theo, tôi tiến hành bồi dưỡng kỹ năng theo dạng Mức độ rèn luyện từ minh họa đến khó,

nhằm bồi dưỡng học sinh phát triển kỹ năng từ biết làm đến đạt mềm dẻo, linh hoạt và sáng tạo Để giảng dạy mỗi dạng tôi thường thực hiện theo các bước sau:

- Bước 1: Giới thiệu bài tập mẫu và hướng dẫn giải

- Bước 2: Rút ra nguyên tắc và phương pháp áp dụng

- Bước 3: HS tự luyện và nâng cao

- Bước 4: Kiểm tra đánh giá theo chủ đề

Tuỳ theo độ khó mỗi chủ đề tôi có thể đổi thứ tự của bước 1 và 2

Sau đây là một số phương pháp giải bài tập hoá học, cách nhận dạng, kinh nghiệm giải quyết

đã được tôi thực hiện và đúc kết từ thực tế Trong giới hạn của đề tài, tôi chỉ nêu 5 chủ đề giới thiệu 5 phương pháp thường gặp có tác dụng giúp học sinh giải được nhiều bài toán với độ chính xác cao và tiết được nhiều thời gian

CHỦ ĐỀ 1: PHƯƠNG PHÁP TỰ DO CHỌN LƯỢNG CHẤT

1) Nguyên tắc áp dụng:

GV cần cho HS nắm được một số nguyên tắc áp dụng của phương pháp này nhằm tránh

hiện tượng HS tuỳ tiện chọn lượng chất vì chưa hiểu rõ phạm vi sử dụng của nó:

- Khi gặp các bài toán có các lượng chất đề cho dưới dạng tổng quát ( dạng tỉ lệ mol, tỉ lệ % theo thể tích, khối lượng , hoặc các lượng chất đề cho đều có chứa chung một tham số : m (g), V(l), x(mol)…) thì các bài toán này sẽ có kết quả không phụ thuộc vào lượng chất đã cho

- Phương pháp tối ưu nhất là tự chọn một lượng chất cụ thể theo hướng có lợi cho việc tính toán, biến bài toán từ phức tạp trở nên đơn giản Sau khi đã chọn lượng chất thích hợp thì bài toán trở thành một dạng rất cơ bản, việc giải toán lúc này sẽ thuận lợi hơn rất nhiều

- Lưu ý : Nếu bài toán khảo sát về % m ( hoặc % V ) của hỗn hợp thì nên coi hỗn hợp có khối

lượng 100 gam Trong các phản ứng hoá học thì thường chọn số mol chất bằng hệ số trong PTHH

2) Các ví dụ:

Ví dụ 1: Hoà tan một lượng oxit của kim loại R vào trong dd H2SO4 4,9% ( vừa đủ ) thì thu được một dung dịch muối có nồng độ 5,87% Xác định CTPT của oxit kim loại

* Gợi ý HS:

- GV: Chỉ cho HS thấy đây là trường hợp lượng chất đề cho ở dạng tổng quát ( dạng tỉ lệ % ),

vì vậy bài này có thể được tự do chọn lượng chất

- HS : Đề xuất cách chọn lượng chất : chọn hoặc giả sử có 1 mol oxit đã tham gia phản ứng

* Giải : Đặt công thức tổng quát của oxit là R2Ox ( x là hoá trị của R )

Giả sử hoà tan 1 mol R2Ox

R2Ox + xH2SO4 → R2 (SO4)x + xH2O

1mol x(mol) 1mol

(2MR + 16x) g 98x (g) (2MR + 96x)g

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có :

Phương trình nồng độ % của dung dịch muối là :

suy ra ta có MR = 12x

Vì x là hoá trị của kim loại trong oxit bazơ nên :1 ≤ x ≤ 4

Biện luận:

Vậy kim loại là Mg ; oxit kim loại là : MgO

Ví dụ 2:

Cho a gam dung dịch H2 SO4 loãng nồng độ C% tác dụng hoàn toàn với hỗn hợp 2 kim loại K

và Fe ( Lấy dư so với lượng phản ứng ) Sau phản ứng, khối lượng khí sinh ra là 0,04694 a (g) Tìm giá trị C%

* Gợi ý HS :

.x

,

= 2 +16 +98 ×100 = 2 +2016

4 9

R R

+

- GV : gợi ý cho HS phát hiện ra vì kim loại lấy dư nên toàn bộ lượng axit và nước trong dung dịch đều phản ứng Các lượng chất đều cho dưới dạng tổng quát ( chứa chung tham số a ), vì vậy bài toán sẽ không phụ thuộc vào lượng a (gam )

- HS : Nêu cách chọn lượng chất : chọn a = 100 gam

* Giải :

Giả sử a = 100 g ⇒

Vì hỗn hợp kim loại Fe, Na lấy dư nên xảy ra các phản ứng sau :

2K + H2 SO4 K2SO4 + H2 (1)

Fe + H2 SO4 FeSO4 + H 2 (2)

2K (dư)+ 2H2O 2KOH + H2 (3)

Theo các ptpư (1),(2),(3) ta có :

⇒ 31 C = 760 ⇒ C = 24,5

Vậy nồng độ dung dịch H2SO4 đã dùng là C% = 24,5%

CHỦ ĐỀ 2:PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG MOL TRUNG BÌNH

1) Nguyên tắc áp dụng

- Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào việc tính khối lượng mol trung bình của một hỗn hợp Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp được xác định theo công thức:

+) Đối với hỗn hợp khí thì có thể thay các số mol n1,n2 … bằng thể tích hoặc % thể tích +) Nếu hỗn hợp chỉ có 2 chất khí , với x% là % thể tích của khí thứ nhất thì :

+) Giá trị của nằm trong khoảng :M1 < < M2 ( giả sử M1 < M2 )

- Đây là phương pháp cho phép giải nhanh chóng nhiều bài toán hoá học phức tạp Phương pháp này có thế mạnh khi giải các bài tập xác định 2 kim loại cùng một phân nhóm chính và thuộc 2 chu kỳ liên tiếp trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, hoặc xác định công thức phân tử của các hợp chất hữu cơ đồng đẳng liên tiếp Ngoài ra phương pháp này cũng được sử dụng rất hiệu quả khi giải các bài toán xác định thành phần % của một hỗn hợp

2

2

H SO

H O H







 →

 →

 →

+

c

∑ ∑

hh hh

M

∑

M

%

100

M

- Phương pháp chung :

+) Căn cứ các dữ kiện đề cho để tính của hỗn hợp

+) Từ khối lượng mol trung bình có thể tìm được giới hạn khối lượng mol của các nguyên tố cần tìm ( đối với bài toán tìm CTHH ), hoặc giới hạn của một lượng chất

+) Từ khối lượng mol trung bình cũng có thể tìm được thành phần % của các chất trong hỗn hợp

+) Nếu hỗn hợp gồm 2 chất có cấu tạo và tính chất hoá tương tự nhau ( 2 kim loại cùng phân nhóm chính, hoặc 2 hợp chất vô cơ có cùng công thức tổng quát, các hợp chất hữu cơ đồng đẳng … ) thì có thể đặt một công thức đại diện cho hỗn hợp Các đại lượng tìm được của chất đại diện là các giá trị của hỗn hợp (mhh; nhh , )

2) Các ví dụ:

Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm hai kim loại kiềm A và B thuộc hai chu kỳ liên tiếp nhau trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học Chia m ( gam ) hỗn hợp X làm 2 phần bằng nhau:

- Phần 1 : Hoà tan vào dung dịch HCl dư thu được một dung dịch Y Cô cạn Y được 23,675 gam muối khan

- Phần 2: Đốt cháy hoàn toàn thì phải dùng hết 1,96 lít khí O2 ( đktc)

a) Xác định hai kim loại A,B

b) Xác định % khối lượng của các kim loại trong hỗn hợp X

* Gợi ý HS:

Hai kim loại có hoá trị và tính chất tương tự nên để đơn giản có thể đặt một ký hiệu đại diện cho hỗn hợp 2 kim loại Viết PTHH, Từ số mol O2 và khối lượng muối khan ta tính toán để tìm giá trị hh

* Giải:

a) Xác định kim loại A,B

Đặt là kim loại đại diện cho hỗn hợp hai kim loại kiềm A,B

Gọi a là số mol của hỗn hợp ở mỗi phần

Phương trình hoá học:

2 + 2HCl 2 Cl + H 2 (1)

a a

4 + O2 2 2O (2)

a

Từ (1),(2) ta có hệ phương trình:

4

M  →

Hai kim loại kiềm liên tiếp có = 32,14 thoã mãn là Na (23) và K(39)

b) Xác định % khối lượng của hỗn hợp X

gọi x là số mol của K ⇒ số mol Na là ( 0,35 – x ) mol

Áp dụng công thức tính khối lượng mol trung bình ta có:

Vậy nK = 0,2 mol và nNa = 0,35 - 0,2 = 0,15 mol

CHỦ ĐỀ 3 : PHƯƠNG PHÁP TĂNG GIẢM KHỐI LƯỢNG

1) Nguyên tắc áp dụng:

-Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào sự tăng hoặc giảm khối lượng trong quá trình làm biến đổi chất này thành chất khác Về bản chất phương pháp này dựa trên cơ sở của định luật bảo toàn khối lượng, vì vậy trong nhiều tài liệu dạy học hoá học nhiều tác giả ví phương pháp này và phương pháp bảo toàn khối lượng như “anh em sinh đôi”

-Phương pháp chung:

+) Tìm độ tăng ( hoặc giảm ) khối lượng theo PTHH

+) Tìm độ tăng ( hoặc giảm ) khối lượng theo đề

+) Suy luận để tìm số mol của các chất phản ứng và chất sản phẩm, hoặc có thể tìm nhanh số mol của một chất A theo công thức sau :

Như vậy nếu biết độ tăng ( giảm ) khối lượng theo đề bài thì ta luôn tìm được số mol của các chất trong phản ứng ( và ngược lại ) Còn khối lượng tăng ( giảm ) theo phương trình thì luôn tìm được, kể cả các trường hợp chưa biết CTHH của chất tham gia và chất sản phẩm

2)Các ví dụ:

Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 28,4 gam một hỗn hợp gồm 2 muối cacbonat của 2 kim loại thuộc phân nhóm IIA ở 2 chu kỳ liên tiếp của bảng tuần hoàn trong dung dịch axit HCl, sau phản ứng thu được một dung dịch X và 6,72 lít khí Y ( đktc)

a) Cô cạn dung dịch X thì thu được bao nhiêu gam muối khan

b) Xác định 2 kim loại

( 35, 5) 23, 675

1, 96

4 22, 4

a=0,35

a

M







39 (0, 35 ).23

x

0, 2 39

0, 2 39 0,15 23 Suy ra: %m Na

K

× + ×

* Gợi ý HS :

- GV: Đây là bài toán rất quen thuộc mà HS có thể giải bằng phương pháp bảo toàn khối lượng hoặc phương pháp ghép ẩn số Tuy nhiên muốn giải nhanh chóng thì nên dùng phương pháp tăng giảm

- HS: Viết PTHH dạng tổng quát và tìm độ tăng khối lượng của muối theo PTHH

* Giải:

a) Đặt công thức tổng quát cho hỗn hợp muối cacbonat là : CO3

( là khối lượng mol trung bình của 2 kim loại nhóm IIA )

Phương trình phản ứng:

CO3 + 2HCl Cl2 + H2O + CO2

1mol 1mol 1mol

⇔ ( + 60)g ( + 71)g

Theo ptpư :Cứ 1mol muối cacbonat chuyển thành 1mol muối clorua thì khối lượng muối tăng lên : 71 - 60 = 11 gam .Gọi m (g) là khối lượng muối khan

Vậy số mol CO2 = số mol CO2 = mol

Suy ra :

Vậy khối lượng muối khan thu được là 31,7 gam

b)Khối lượng mol trung bình của 2 muối cacbonat là :

Hai kim loại nhóm IIA thuộc 2 chu kỳ liên tiếp có

= 34,67 nên phải là Mg(24) và Ca(40)

Ví dụ 2: Thả một thanh kim loại Pb vào trong dung dịch muối nitrat của kim loại hoá trị II, đến khi lượng Pb không đổi nữa thì lấy ra khỏi dung dịch, thấy khối lượng của nó giảm 28,6 gam Thả tiếp thanh Fe nặng 100g vào phần dung dịch còn lại Đến khi lượng Fe không đổi nữa thì lấy kim loại khỏi dung dịch, làm khô cân nặng 130,2 gam Tìm công thức của muối nitrat ban đầu

* Gợi ý HS:

-Do lượng kim loại ở 2 phản ứng đã không đổi được nữa nên R(NO3)2 và Pb(NO3)2 đã phản ứng hết Suy ra số mol Pb(NO3)2 ở 2 phản ứng bằng nhau

-Bài toán này vẫn có thể giải được bằng phương pháp đại số kết hợp với ghép ẩn số

 →

M

,

− 28 4=6 72=0 3

m =11 0 3× , +28 4, =31 7, gam

, , M =94,67 - 60 = 34,67

28 4 94 67

0 3

M

M

M