Vận dụng Định luật bảo toàn khối lượng vào giải bài tập hóa học

Trong chương trình hóa học lớp 8 các em học sinh được học một định luật quan trọng đó là “Định luật bảo toàn khối lượng” nội dung của định luật này cho phép các em học sinh có cách giải

Trang 1

A PHẦN MỞ ĐẦU

Trong trường trung học cơ sở các em được học bộ môn hóa học muộn hơn

so với các môn khoa học tự nhiên khác như : Toán, lý , sinh , công nghệ , các môn học này ngay khi vào lớp 6 các em đã được học, còn bộ môn hóa học các em chỉ

được nghiên cứu từ lớp 8 Tuy nhiên với lượng kiến thức mà các em học được ở 2

lớp này thì các em đã nắm phần lớn các kiến thức về hóa học sơ cấp như :

Hóa học đại cương : Nguyên tử, phân tử , đơn chất, hợp chất, các loại phản

ứng: hóa hợp, phân hủy, thế, oxi hóa khử, phản ứng trung hòa , phản ứng trao đổi

Hóa học vô cơ: oxi, hiđro, nước, các hợp chất vô cơ (axit, oxit, bazơ, muối) , kim loại và phi kim

Hóa học hữu cơ: Hiđrocacbon và dẫn xuất hiđrocacbon

Để học các nội dung cơ bản trên không thể tách rời được hai nội dung cơ bản của bộ môn hóa học đó là: Tính theo công thức hóa học và phương trình hóa học Trong chương trình hóa học lớp 8 các em học sinh được học một định luật quan

trọng đó là “Định luật bảo toàn khối lượng” nội dung của định luật này cho phép

các em học sinh có cách giải các bài tập một cánh nhanh chóng và sáng tạo để giúp các em học sinh làm được điều này tôi đã nghiên cứu tìm tòi các ví dụ minh họa phù hợp cho các em học sinh THCS và qua đó các em có thể vận dụng làm các ví

dụ tương tự ở các mức độ từ đơn giản đến phức tạp, từ dễ đến khó

Việc vận dụng Định luật bảo toàn khối lượng mức độ đơn giản như bài

tập ở lớp 8 ,9 thì nhìn chung các em học sinh trung bình trở lên cũng có thể làm

được, tuy nhiên nếu vận dụng Định luật bảo toàn khối lượng ở mức độ cao hơn thì

Trang 2

nhìn chung các em học sinh giỏi cũng lúng túng không biết cách vận dụng Để giúp các em HS làm tốt các bài tập này theo tôi giáo viên phải giúp học sinh : Xây dựng bài toán và vận dụng Định luật bảo toàn khối lượng ở mức độ đơn giản (Từ 1 đến 3 PTHH)

Xây dựng bài toán và vận dụng Định luật bảo toàn khối lượng ở mức độ phức tạp dần ( 4 PTHH trở lên)

Qua đó học sinh có thể tự xây dựng cho mình các bài tập với mức độ khó tăng dần

- Phạm vi nghiên cứu: HS đội tuyển hóa – huyện Yên Mỹ - tỉnh Hưng Yên

- Thông qua việc bồi dưỡng đội tuyển HSG Yên Mỹ tham gia thi cấp tỉnh

- Thời gian nghiên cứu là: 2 năm học 2011 – 2012; 2012 – 2013

II PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH

Phương pháp đối chứng

- Chọn học sinh HS đội tuyển hóa làm đối tượng thực nghiệm

- Chia làm hai nhóm làm thực nghiệm có trình độ học tập tương đương nhau

Thực nghiệm theo kiểu đối chứng

- Giáo viên hướng dẫn học sinh nhóm 1 giải bài tập theo phương pháp bảo toàn khối lượng, nhóm 2 không hướng dẫn như nhóm 1

Thực nghiệm lần 1 ( kiểm tra khả năng nhận thức của học sinh):

Cho học sinh 2 nhóm làm các bài tập vận dụng Định luật bảo toàn khối lượng

ở mức độ đơn giản (1 đến 3 PTHH) Từ ví dụ 1 đến ví dụ 6

Chấm điểm: phân loại giỏi, khá, trung bình

Thực nghiệm lần 2 ( kiểm tra độ bền kiến thức):

Trang 3

Cho học sinh 2 nhóm làm các bài tập vận dụng Định luật bảo toàn khối lượng

ở mức độ phức tạp (4 PTHH trở lên) Từ ví dụ 7 đến ví dụ 11

Chấm điểm: phân loại giỏi, khá, trung bình

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài nhằm giải quyết một số vấn đề cơ bản sau đây :

• Những cơ sở lý luận về phương pháp các bài toán hoá học dựa vào định luật bảo toàn khối lượng

• Thực trạng về việc vận dụng các phương pháp giải nhanh hóa học

• 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 bồi dưỡng học sinh giỏi tại huyện Yên Mỹ

định luật cơ bản trong lĩnh vực hóa học, được phát biểu như sau: Trong phản ứng

Trang 4

kết tủa, chất bay hơi

Trước tiên tôi xin giới thiệu một số bài toán ở mức độ đơn giản thường

được sử dụng vào làm các đề kiểm tra 45’ hoặc kiểm tra học kì, sau đó phát triển

dần các bài tập này thành các tập khó dùng làm các đề thi cho học sinh khá , giỏi

DẠNG 1:

Vận dụng Định luật bảo toàn khối lượng ở mức độ đơn giản (Từ 1 đến 3

PTHH)

ra 9 gam H2O Tính khối lượng hỗn hợp kim loại thu được

Hướng dẫn giải Phát hiện vấn đề:

Trang 5

Ví dụ 2: Cho 24,4 gam hỗn hợp Na2CO3, K2CO3 tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl2 Sau phản ứng thu được 39,4 gam kết tủa Lọc tách kết tủa, cô cạn dung dịch thu được m gam muối clorua Tính m

giải hệ phương trình hoặc phương trình ) thì mất nhiều thời gian và cần nhiều khả năng giải toán

g H2O Tính m ? Biết thể tích các khí đo ở đktc

Trang 6

Ví dụ 4: Xà phòng hoá hoàn toàn 17,24 gam chất béo cần vừa đủ 0,06 mol NaOH

Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được khối lượng xà phòng là

A 17,80 gam B 18,24 gam C 16,68 gam D 18,38 gam

(Đề thi đại học Khối B-2008)

Chất béo + NaOH →t0 Xà phòng + C3H5(OH)3

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có

3 5 3

Trình bày lời giải

(RCOO)3C3H5 + 3NaOH →t0 3RCOONa + C3H5(OH)3

Trang 7

3 5 3

Ví dụ 5: Cho 17,5g hỗn hợp gồm 3 kim loại nhôm, kẽm, sắt tan hoàn toàn trong

dung dịch H2SO4 0,5M, ta thu được 11,2 lít H2 (đktc) Tính thể tích dung dịch axit tối thiểu phải dùng và khối lượng muối khan thu được

Trang 8

Thể tích dung dịch axit tối thiểu phải dùng là:

2 4

0,51( )0,5

axit H2SO4 0,1M (vừa đủ) Sau phản ứng, hỗn hợp muối sunfat khan thu được khi

cô cạn dung dịch có khối lượng là

(Đề thi đại học khối A năm 2007)

Trang 9

Đáp án : D 6,81 gam

Nhận xét: Nếu ví dụ 5; 6 các em học sinh làm theo phương pháp đại số (gọi ẩn và

giải hệ phương trình ) số ẩn nhiều hơn số phương trình => Không giải được

DẠNG 2:

Vận dụng Định luật bảo toàn khối lượng ở mức độ phức tạp (4 PTHH trở lên)

Ví dụ 7: Cho từ từ đến dư một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp A

gồm : Fe, FeO, Fe3O4 , Fe2O3 đun nóng thu được 64g Fe Khí đi ra sau phản ứng cho đi qua dung dịch Ca(OH)2 dư thu được 40g kết tủa Tính m ?

Biết

3 3 3 2 2 3

CaCO CaCO CaCO CO CO CaCO CO CO m m n n m M n m => = ⇒ ⇒ ⇓ ⇒

2 A CO Fe CO m +m =m +m = > Tính m A =? Trình bày lời giải Phương trình hóa học Fe + CO Không phản ứng FeO + CO →t o Fe + CO2 (1)

Fe3O4+4CO →t o 3Fe + 4CO2 (2)

Fe2O3 + 3CO →t o 2Fe + 3CO2 (3)

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (4)

3

40

0, 4 (mol) 100

CaCO CaCO

CaCO

m n

M

Theo phương trình (1); (2); (3); (4)

Trang 10

Ví dụ 8: Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm ba kim loại Mg, Cu và Al ở dạng bột tác

dụng hoàn toàn với oxi thu được hỗn hợp Y gồm các oxit có khối lượng 3,33 gam Thể tíchdung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y là

A 57 ml B 50 ml C 75 ml D 90 ml

Trang 11

Theo ĐLBT khối lượng

1,20,0375 ( )32

Ví dụ 9: Để hòa tan hoàn toàn 35,1 gam hỗn hợp A gồm một kim loại hóa trị II

(X) và một kim loại hóa trị III (Y) cần dùng 500 ml dung dịch hỗn hợp 2 axit HCl 2,4M và H2SO4 2,4 M Hỏi sau phản ứng cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam hỗn hợp muối khan (Tính theo PTHH và vận dụng định luật bảo toàn khối lượng)

1

Trang 12

2 4 2 4

hçn hîp axit

0,5.2,4 1,2 (mol) =>m 36,5.1,2 43,8 (g)

0,5.2,4 1,2 (mol)=> m 98.1,2 117,6 (g)

43,8 117,6 161,4( )

n

Phương trình hóa học

2X + 2HCl  →2XCl + H2 (1)

Y + 2HCl  → XCl2 + H2 (2)

2X + H2SO4  → X2SO4 + H2 (3)

Y + H2SO4  → YSO4 + H2 (4)

Theo phương trình (1) và (2) 2 2 2 2 4 2 PT(1) và (2) PT(1) => (4) PT(3) và (4) PT(1) => (2) 1 1 .1, 2 0,6( ) 2 2 0,6 1, 2 1,8( ) 1, 2 ( ) 1,8.2 3,6( )  = = =  => = + =   = =  => = = H HCl H H H SO H n n mol n mol n n mol m g Theo ĐLBTKL hçn hîp kim lo¹i hçn hîp axit Muèi khan 2 Muèi khan =35,1+ 161,4 - 3,6 = 192,9(g) H m m m m m + = + => Ví dụ 10: Hòa tan vừa đủ 6 gam hỗn hợp A gồm 2 kim loại X, Y có hóa trị tướng ứng là I và II vào dung dịch hỗn hợp 2 axit HNO3 , H2SO4 thì thu được 2,688 lít hỗn hợp khí NO2 và SO2 (ở đktc) nặng 5,88 gam cô cạn dung dịch thu được m (g) muối khan Tính m(g) (Tính theo PTHH và vận dụng định luật bảo toàn khối lượng) Hướng dẫn giải Phát hiện vấn đề: Biết

2,688 lít hỗn hợp khí NO2 và SO2 (ở đktc) nặng 5,88 gam

Trang 13

Gọi x, y lần lượt là số mol của NO2 và SO2

Theo bài ra ta có hệ phương trình

Trang 14

Ni, sau một thời gianthu được hỗn hợp khí Y Dẫn toàn bộ hỗn hợp Y lội từ từ qua bình đựng dung dịch brom (dư) thì còn lại 0,448 lít hỗn hợp khí Z (ở đktc) có tỉ khối so với O2 là 0,5 Khối lượng bình dung dịch brom tăng là

Trang 15

3.2 Hòa tan hoàn toàn 9,2 gam hỗn hợp gồm 1 kim loại hóa trị II và một kim loại hóa trị III bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch A và 5,6 lít khí (đo ở

đktc) Hỏi cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan

3.3 Hòa tan hoàn toàn 10 gam hỗn hợp gồm 2 muối ACO3 , B2(CO3)3 bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch A và 0,672 lít khí (đo ở đktc) Hỏi cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan

3.4 Hòa tan hoàn toàn 9,9 gam hỗn hợp gồm kim loại A hóa trị n và kim loại B hóa trị m bằng dung dịch HNO3 loãng thu được dung dịch X và 6,72 lít khí duy nhất

NO (ở đktc) Hỏi cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan

3.5 Hòa tan hoàn toàn 5 gam hỗn hợp gồm 2 kim loại A,B bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch A và 0,224 lít khí H2 (đo ở đktc) Hỏi cô cạn dung dịch thu

được bao nhiêu gam muối khan

Trang 16

3.6 Hòa tan hoàn toàn 2,17 gam hỗn hợp gồm 3 kim loại A,B và C bằng dung dịch HCl dư thu được dung dịch gồm 3 muối ACl2, BCl2 , CCl3 và 1,68 lít khí (đo ở

đktc) Hỏi cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan

3.7 Cho 3,8 gam hỗn hợp P gồm các kim loại Mg, Al, Zn, Cu tác dụng hoàn toàn với oxi dư thu được hỗn hợp Q có khối lượng 5,24 gam Tính thể tích (tối thiểu) dung dịch HCl 1M cần dùng để hoà tan Q

3.8 Khử hoàn toàn 4,06 gam một oxit kim loại bằng CO ở nhiệt độ cao thành kim loại Dẫn toàn bộ khí sinh ra vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư, thấy tạo thành 7 gam kết tủa Nếu lấy lượng kim loại sinh ra hòa tan hết vào dung dịch HCl dư thì thu được 1,176 lít khí H2 (đktc) Xác định công thức oxit kim loại 3.9 Hoà tan hoàn toàn 23,8 gam hỗn hợp một muối cacbonat của các kim loại hoá trị (I) và muối cacbonat của kim loại hoá trị (II) trong dung dịch HCl Sau phản

ứng thu được 4,48 lít khí (đktc) Đem cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam

muối khan?

3.10 Cho 2,81 gam hỗn hợp A gồm 3 oxit Fe2O3, MgO, ZnO tan vừa đủ trong

300 ml dung dịch H2SO4 0,1M Cô cạn dung dịch sau phản ứng, khối lượng hỗn hợp các muối sunfat khan tạo ra là

A 3,81 gam B 4,81 gam C 5,21 gam D 4,8 gam

3.11 Hòa tan 10,14 gam hợp kim Cu, Mg, Al bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl thu được 7,84 lít khí A (đktc) và 1,54 gam chất rắn B và dung dịch C Cô cạn dung dịch C thu được m gam muối, m có giá trị là:

3.12 Chia 1,24 gam hỗn hợp hai kim loại có hóa trị không đổi thành hai phần bằng nhau Phần 1: bị oxi hóa hoàn toàn thu được 0,78 gam hỗn hợp oxit Phần 2: tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 loãng thu được V lít H2 (đktc) Cô cạn dung dịch thu được m gam muối khan

Trang 17

PTHH mà các em còn vận dụng rất tốt Định luật bảo toàn khối lượng để giải các

bài tập hóa học tương đối khó Qua học tập các em còn có thể xây dựng được các bài tập dạng này từ đơn giản đến phức tạp ( có bài dành cho HS trung bình , có bài dành cho HS khá và giỏi)

Trước khi sử dụng sáng kiến

( cho đội tuyển HS giỏi huyện Yên Mỹ dự thi cấp tỉnh năm học 2011 - 2012)

Xây dựng bài toán và vận dụng Định luật bảo toàn khối

lượng ở mức độ đơn giản (Từ 1 đến 3 PTHH)

40%

lượng ở mức độ phức tạp dần ( 4 PTHH trở lên)

20%

Sau khi sử dụng sáng kiến

Trang 18

Chỉ tiêu Kết quả Xây dựng bài toán và vận dụng Định luật bảo toàn khối

100 %

80 %

Trước khi sử dụng sáng kiến

40%

30 %

Sau khi sử dụng sáng kiến

100%

90 %

Trang 19

Như vậy kết quả khảo sát sau khi áp dụng sáng kiến vào làm các bài tập áp dụng định luật bảo toàn khối lượng thì kết quả cao, đạt 80 đến 100% so với trước khi áp dụng phương pháp là 20 đến 40%

- Để đạt được hiệu quả cao khi sử dụng chuyên đề này người giáo viên phải đầu

tư thời gian nghiên cứu tài liệu tham khảo về các dạng bài tập vận dụng định luật bảo toàn khối lượng để có thể xây dựng được hệ thống bài tập phù hợp với từng đối tượng học sinh

- Với các trường có triển khai môn tự chọn hoặc 2 buổi / ngày, đối với môn hoá thì việc vận dụng chuyên đề này là phù hợp Đối với giáo viên bồi dưỡng đội tuyển HSG thì đây là một tài liệu bổ ích

Thông qua áp dụng sáng kiến này giúp các em học sinh có cách giải nhanh các bài tập hóa học qua đó giúp các đội tuyển HSG đạt kết quả tốt hơn

- Để làm tốt dạng bài tập này trước tiên học sinh phải có kĩ năng tính theo

công thức hóa học và phương trình hóa học

- Thời gian luyện tập cho dạng bài tập này còn hạn chế , nên chuyên đề này

được triển khai trong chương trình tự chọn hóa học 8 - 9 và bồi dưỡng HSG

thì rất cần thiết và bổ ích

b) Đối với giáo viên

- Cần nhiều thời gian nghiên cứu, phân loại và xây dựng hệ thống bài tập từ dễ

đến khó , từ đơn giản đến phức tạp

- Giáo viên phải có trình độ chuyên môn vững vàng để có thể đề xuất cách giải mới, phát triển các bài đơn giản trong SGK, SBT thành các bài tập nâng cao

Trang 20

Trong giới hạn của một sáng kiến do đó việc trình bày cũng như cách xây dựng các bài tập vận dụng chưa thật sự đa dạng ,nhưng tôi mong muốn trong thời gian tới tôi sẽ tiếp tục đi sâu nghiên cứu chuyên đề này.

Qua việc nghiên cứu và đưa ra sáng kiến của mình, Tôi chỉ đề xuất một vấn

đề khó và cơ bản liên quan đến Định luật bảo toàn khối lượng đây là những chuyên

đề rất quan trọng của bộ môn hóa học bậc THCS Với suy nghĩ của mình: Đây

không phải là khả năng tự có của giáo viên mà phải trải qua quá trình học hỏi, tiếp thu, tự rèn luyện cộng với những kiến thức đã có mới có thể đưa ra phương pháp làm bài tập như trên

Trong quá trình nghiên cứu và trình bày, mặc dù đã rất cố gắng xong không thể tránh khỏi những hạn chế, đôi khi là những thiếu sót nhất định Vì vậy rất mong sự góp ý xây dựng của các đồng chí có chuyên môn, Ban giám hiệu nhà trường, Hội

đồng xét duyệt SKKN các cấp để sáng kiến của tôi được hoàn thiện hơn

* Đây là SKKN của tôi đã làm và áp dụng, không sao chép của người khác Tôi xin chịu trách nhiệm theo quy định của pháp luật nếu có gian dối hoặc không đúng sự thật

Tôi xin chân thành cám ơn!

Yên Mỹ, ngày 18 tháng 3 năm 2014

Người thực hiện

Trịnh Hải Hồng

Định dạng
Số trang	26
Dung lượng	239,56 KB