Với kinh nghiệm giảng dạy và ôn thi nhiều năm, dựa vào tình hình thực tế ở địa phương để góp phần ôn luyện đội tuyển HSG tôi lựa chọn phương pháp và hướng dẫn học sinh để có thể giải được nhiều bài toán. Đó là: “Rèn luyện kỹ năng giải bài tập bằng phương pháp: Mol trung bình, nhằm nâng cao chất lượng mũi nhọn môn Hóa học lớp 9 Trường THCS Ba Đình”
A ĐẶT VẤN ĐỀ Hóa học môn học nhiều học sinh (HS) yêu thích hứng thú tiết học Tuy nhiên phần lớn em lại cảm thấy khó khăn giải tập hóa học nói chung tập định lượng nói riêng Thực tế nhà trường thời gian gian giải tập lớp em ít, thân học sinh chưa nắm vững cách giải hệ thống hóa tập Dẫn đến việc học sinh làm tập, không đáp ứng đựơc yêu cầu chất lượng môn đặt thông qua kỳ thi, đặc biệt kỳ thi học sinh giỏi cấp hàng năm Bồi dưỡng HSG nhiệm vụ quan trọng giáo viên học sinh nhà trường Hàng năm trường phổ thông nói chung có đội tuyển thi HSG cấp Các thầy cô giáo dành nhiều thời gian công sức để ôn luyện cho em, với hi vong gặt hái nhiều thành công Thầy, cô mong muốn học sinh đạt giải, giải cao tốt, thành tích uy tín giáo viên, tiêu thi đua nhà trường Mặc dù quan tâm đạo sát sao, động viên Ban giám hiệu nhà trường, việc ôn thi HSG nhiều bất cập: Chất lượng học tập học sinh vùng nông thôn chưa cao, thời gian đầu tư cho ôn thi ít… Vì lựa chọn phương pháp ôn thi phù hợp hướng dẫn giải tập cho em nhiệm vụ quan trọng đặt cho giáo viên Trong trình bồi dưỡng HSG môn Hoá lớp 9, để giải tập định lượng sử dụng nhiều phương pháp giải phương pháp tăng giảm khối lượng, bảo toàn khối lượng, ghép ẩn số, mol trung bình… Qua tìm hiểu tình hình thực tế trực tiếp giảng dạy nhiều năm nhận thấy, Ba Đình xã đồng chiêm trũng khó khăn huyện Nga sơn, chất lượng HSG chưa cao, thời gian ôn thi ít, quan tâm động viên phụ huynh nhiều hạn chế … nên ôn thi HSG vấn đề khó Với trăn trở suy nghĩ: Bằng phương pháp hướng dẫn để ôn thi HSG có hiệu ? Kiến thức tập nâng cao chất lượng đội tuyển? câu hỏi đặt cho tôi.Với kinh nghiệm giảng dạy ôn thi nhiều năm, dựa vào tình hình thực tế địa phương để góp phần ôn luyện đội tuyển HSG lựa chọn phương pháp hướng dẫn học sinh để giải nhiều toán Đó là: “Rèn luyện kỹ giải tập phương pháp: Mol trung bình, nhằm nâng cao chất lượng mũi nhọn môn Hóa học lớp Trường THCS Ba Đình” B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ Hoá học môn khoa học tự nhiên quan trọng nhà trường phổ thông nói chung trường THCS nói riêng Môn Hoá học cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức phổ thông, thiết thực Hoá học, hình thành em kỹ bản, phổ thông, thói quen học tập làm việc khoa học, phát triển lực nhận thức, lực hành động Có phẩm chất cần thiết cẩn thận, kiên trì, trung thực, tỉ mỉ, xác, yêu chân lí khoa học, có ý thức trách nhiệm với thân, gia đình xã hội; hoà hợp với môi trường thiên nhiên, chuẩn bị cho học sinh học lên cao vào sống lao động - Về mặt thực tế ôn thi HSG biện pháp nhằm nâng cao kiến thức môn Hoá học, củng cố kĩ năng, kĩ xảo cần thiết để giải tập cách sử dụng phương pháp ôn thi phù hợp hướng dẫn học sinh giải tập cách linh hoạt trình dạy học Từ học sinh nắm sâu kiến thức, vận dụng giải tập tốt hơn, lực tư phẩm chất trí tuệ phát triển tốt Thông qua kết ôn thi HSG mà đánh giá mức độ, kết giảng dạy giáo viên khả lĩnh hội kiến thức học sinh - Phương pháp mol trung bình giúp học sinh giải nhanh chóng số toán Hoá, đặc biệt toán tìm công thức hóa học (CTHH) số chất nhờ giá trị trung bình (Khối lượng trung bình, nguyên tử trung bình) Thông qua phương pháp mà tập tưởng phức tạp thành toán đơn giản, học sinh dễ hiểu dễ tiếp cận, nâng cao hiệu công việc giải tập Hoá ôn thi HSG II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ Đối với giáo viên - Trong trình ôn thi HSG thân giáo viên gặp nhiều toán đề thi như: Tìm khối lượng trung bình hỗn hợp; tìm CTHH kim loại, oxit kim loại, muối cacbonat, hiđrocacbon mà phương pháp thông thường giải được, dài dòng phức tạp khiến học sinh khó tiếp cận loại toán Do giải đề thi học sinh không tự tìm lời giải hướng giải toán đó, giáo viên trăn trở suy nghĩ phải tìm hướng - Ở trường THCS Ba Đình có giáo viên giảng dạy môn Hoá, giáo viên đưa phương pháp mol trung bình để giải toán Hóa học liên quan đòi hỏi khả tư học sinh Vì năm học thi HSG huyện đề thi có loại toán kết thi đội tuyển đạt thấp, chưa đạt yêu cầu HS không giải loại toán Đối với học sinh: a)Kết vấn trực tiếpHS Qua việc tiếp cận, gần gũi trao đổi với học sinh đội tuyển, hầu hết em cho biết: Việc giải toán có liên quan đến Mol trung bình có nhiều đề thi khó khăn, em phải kiện hay sơ đồ hoá tóm tắt để giải toán Hóa, trình giải nên vận dụng kiến thức trình bày lời giải cho phù hợp, trình tự Chính khó khăn ảnh hưởng tới kết thi HSG môn Hóa b) Tình hình thực tế ôn thi việc chọn đội tuyển Thực tế việc ôn thi HSG môn Hoá học nhiều hạn chế cụ thể: Phần lớn em đội tuyển nắm vững kiến thức bản, việc vận dụng làm tập nâng cao chưa thường xuyên rèn luyện kĩ giải toán Hoá học Do em giải toán định lượng đặc biệt khó thường hay lúng túng mắc phải sai sót Trong trình tuyển chọn ôn luyện đội tuyển HSG nảy sinh nhiều vấn đề tồn tại: - Học sinh đội tuyển môn Hoá chọn sau học sinh xuất sắc chọn cho môn Toán, Văn, Anh năm học trước - Thời gian dành cho ôn luyện em phải học văn hoá buổi/ngày phải làm thêm việc với gia đình - Sự chăm nhiệt tình em có giới hạn hút nhiều hoạt động văn nghệ, thể dục thể thao, tâm lí lứa tuổi Chính yếu tố ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng kết thi đội tuyển c) Khảo sát loại toán cần ôn thi cho Đội tuyển Năm học 2013 - 2014 nhận nhiệm vụ ôn luyện đội tuyển môn Hóa khối 9, cho em làm số tập có liên quan đến Mol trung bình hình thức tự luận (để kiểm tra kiến thức kĩ làm HS) Sau số đề kiểm tra Bài toán 1: Không khí xem hỗn hợp gồm 20% O 80% N2 thể tích Tính khối lượng mol trung bình không khí ? Bài toán 2: Trộn 2,24 lít đơn chất khí với 6,72 lít CO hỗn hợp khí A Biết M A = 40 , xác định đơn chất khí Các thể tích khí đo đktc Bài toán 3: Hoà tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp A gồm sắt kim loại R (hoá trị II không đổi ) vào 200 ml dung dịch HCl 3,5 M thu 6,72 lít khí (đktc) Mặt khác, cho 3,6 gam kim loại R tan hết vào 400 ml dung dịch H2SO4 1M H2SO4 dư Tìm kim loại A d) Thống kê kết quả, so sánh, tìm phương pháp giảng dạy phù hợp * Qua kiểm tra 45 phút Mol trung bình, nhận thấy em không làm hướng giải sai, viết số PTHH Kết thu sau: Đối tượng HSG 9A 9B Tống 1 HS giải chưa thành thạo SL Lớp, SL Học sinh giải thành thạo % SL % 0 0 0 1 100 100 100 Kết cho thấy: 100% học sinh giải tập định lượng Mol trung bình nhận định hướng giải sai dẫn đến giải sai toán chưa có HS giải thành thạo loại toán Với kết trên, đề thi có toán Mol trung bình em không giải Chính vậy, thân trăn trở, suy nghĩ cần phải cung cấp phương pháp giải, hướng dẫn đưa tập vận dụng giải loại toán cho em Từ thực trạng trên, để việc ôn luyện đội tuyển HSG có kết tốt hơn, mạnh dạn xây dựng giải pháp hướng dẫn giải số tập Hoá phương pháp Mol trung bình sau: III CÁC GIẢI PHÁP VÀ TỔ CHỨC THỰC HIỆN Cung cấp kiến thức có liên quan a) Khái niệm mol trung bình ( M ) - Mol trung bình lượng hỗn hợp có chứa 6.1023 nguyên tử hay phân tử - Khối lượng mol trung bình khối lượng 6.10 23 hạt nguyên tử hay phân tử tính gam b) Công thức tính M = M A x + M B y + M C z + M A VA + M B VB + M C VC + mhh = = VA + VB + VC + nhh x + y + z + Với: + MA, MB, MC khối lượng mol chất A, B, C + VA, VB ,VC thể tích chất A, B, C + x, y, z số mol tương ứng chất A, B, C * Chú ý: M M A - Tỉ khối chất chất khí: d A/ B = M ; d A/ KK = A 29 B - Giả sử hỗn hợp có chất A B (MA 〈 MB) : MA 〈 M 〈 MB 2) Phân loại : loại * Loại : Biết thể tích số mol chất khí, tìm khối lượng trung bình hỗn hợp, thành phần hỗn hợp, tỉ khối hỗn hợp tìm CTHH chất khí * Loại 2: Cho khối lượng hỗn hợp nhiều kim loại hoạt động (kim loại kiềm, kiềm thổ), hay nhiều oxit kim loại, hỗn hợp muối cacbonat,… hỗn hợp kim loại tác dụng với nước Biện luận tìm công thức chúng * Loại 3: Đối với hợp chất hữu Cho khối lượng thể tích hỗn hợp nhiều hiđrocacbon, hay dẫn xuất … Biện luận tìm công thức phân tử chúng dãy đồng đẳng Hướng dẫn cách giải loại toán Hóa học phương pháp Mol trung bình a) Loại 1: - Xác định đại lượng biết chưa biết mà đề cho - Áp dụng công thức để tính toán theo yêu cầu đề b) Loại : Khi toán xảy nhiều phản ứng, phản ứng loại hiệu suất ta thay hỗn hợp nhiều chất thành chất tương đương (chất đại diện) Lượng chất tương đương (số mol, khối lượng hay thể tích) lượng hỗn hợp Chất tương đương có công thức hoá học gọi công thức trung bình hỗn hợp có khối lượng mol khối lượng mol trung bình hỗn hợp - Bước 1: + Đặt CTHH dạng chung (CTHH trung bình) chất cần xác định + Viết PTHH theo đề với công thức trung bình - Bước 2: Dựa vào PTHH tìm nhỗn hợp M - Bước 3: Căn vào khoảng xác định MA 〈 M 〈 MB 〈 MC…hoặc kiện phụ để tìm A,B, C… c) Loại 3: - Bước 1: + Đặt CTHH trung bình chất cần xác định + Viết PTHH theo đề với công thức trung bình - Bước 2: Dựa vào PTHH tìm giá trị nguyên tử cacbon trung bình ( n ) - Bước 3: Căn vào khoảng xác định n1 〈 n 〈 n2 để tìm CTHH chất * Chú ý: CTHH chung số chất hữu cơ: + Ankan (Đồng đẳng Metan): Cn H n + + Anken (Đồng đẳng etilen): Cn H n + Ankin (Đồng đẳng Axetilen): Cn H n −2 + Ancol (Đồng đẳng rượu etilic): Cn H n +1OH + Đồng đẳng axit axetic: Cn H n +1COOH Hướng dẫn học sinh giải số dạng tập cụ thể Loại 1: Ví dụ 1: a) Cho hỗn hợp gồm 0,25 mol khí O 0,75 mol khí N2 Tìm tỉ khối hỗn hợp với không khí b) Không khí xem hỗn hợp gồm 20 % O 80 % N2 thể tích Tính khối lượng mol trung bình không khí ( Trích đề thi chọn đội tuyển HSG Hóa trường Chu Văn An - 2011) * Hướng dẫn: a) - Bước 1: Giáo viên yêu cầu HS xác định đại lượng biết chưa biết: nO = 0, 25mol ; nN = 0, 75mol Tính : d hh / KK = ? 2 - Bước 2: Khi biết số mol chất, ta tính n hh mhh để áp dụng m hh công thức M = n → tính dhh/kk hh b) Hướng dẫn tương tự câu a * Lời giải : a) Ta có nhh = 0,25 + 0,75 = mol mhh = mO + mN = 0,25 32 + 0,75 28 = 29 g ⇒ M hh = 29 29 = 29 Vậy : dhh/kk = = 1 29 b) Khối lượng mol trung bình không khí: M = M kk = 32.20 + 28.80 = 28,8 ≈ 29 100 Ví dụ 2: Hỗn hợp khí A gồm CO2 ; CO đơn chất khí X Khối lượng mol trung bình A 32 g Trong hỗn hợp A số phân tử CO gấp lần số phân tử CO2 Tìm công thức phân tử X * Hướng dẫn: - Bước 1: Xác định đại lượng cho cần tìm A gồm: CO2 ; CO ; X M A = 32 g ; nCO = 3nCO ; CTHH X ? - Bước 2: + Giả sử nhhA = mol, đặt nCO = x mol Tìm nCO ; nX ? ( nCO = 3x mol ; nX = (1 − x)mol ) + Áp dụng công thức để tìm X ? ( M A = 32) M CO2 nCO2 + M CO nCO + M X nX = * Lời giải : - Giả sử số mol hỗn hợp A mol Gọi nCO x mol ⇒ nco = 3x mol ; nx = (1 - 4x) mol Theo ta có: M A = 44.x + 28.3x + (1 − x) X = 32 ⇒ 44x + 84x + (1- 4x) X = 32 ⇒ 128 x - 32 = (4x - 1) X ⇒ 32(4x - 1) = (4x - 1) X ⇒ X = 32 Do đơn chất khí có nguyên tử liên kết với Vậy khí X cần tìm oxi (O2) Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 1,6 g S bình kín 0,5 mol không khí Tính khối lượng mol hỗn hợp X thu sau phản ứng * Hướng dẫn: - Tìm nO ; nN có 0,5 mol không khí 2 - Viết PTHH, xác định chất có hỗn hợp X số mol tương ứng → Tính M X * Lời giải: - Ta có : nS = nkk = 0,5 mol ⇒ nO = PTHH : S + 1, = 0, 05(mol ) ; 32 0,5.20 0,5.80 = 0,1(mol ) ; nN2 = = 0, 4(mol ) 100 100 O2 → - Ban đầu: 0,05 0,1 - Phản ứng: 0,05 SO2 0,05 mol - Sau pư: 0,05 0,05 mol Vậy hỗn hợp X sau phản ứng gồm: 0,05 mol O2 dư ; 0,05 mol SO2 0,4 mol N2 MX = 0, 05.32 + 0, 05.64 + 0, 4.28 = 32( g ) 0, 05 + 0, 05 + 0, Loại Ví dụ 4: Hoà tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp A gồm sắt kim loại R (hoá trị II không đổi ) vào 200 ml dung dịch HCl 3,5 M thu 6,72 lít khí (đktc) Mặt khác, cho 3,6 gam kim loại R tan hết vào 400 ml dung dịch H 2SO4 1M H2SO4 dư Tìm kim loại R (Trích câu 5.1- Đề thi HSG huyện Nga Sơn năm 2010 - 2011) * Hướng dẫn giải: - Bước 1: Kim loại R sắt hoá trị II tác dụng với HCl, ta đặt công thức chung → viết PTHH - Bước 2: + Dựa vào nH → tìm nhh → M (Fe,R) → Tìm khoảng giới hạn MR + Tìm nR = nH SO → tìm giới hạn MR - Bước 3: Dựa vào giới hạn MR → tìm MR tên kim loại R * Lời giải : Đặt công thức trung bình sắt kim loại R hoá trị II M PTHH : M + 2HCl → + H2 (1) R + H2SO4 → RSO4 + H2 (2) MCl2 6, 72 - Theo (1) nH = nM = 22, = 0,3(mol ) ⇒ M (fe,R) = 12 = 40 ⇒ M R 〈 40 MFe = 56 〉 40 0,3 3, 400 〈 ⇒ MR 〉 - Theo (2) : nR = nH SO = R 1000 (*) (**) Từ (*) (**) ⇒ 9〈 M R 〈 40 Do R hoá trị II không đổi nên kim loại R Magie (Mg) Ví dụ : Hoà tan 115,3 gam hỗn hợp gồm MgCO3 RCO3 500 ml dung dịch H2SO4 loãng thu dung dịch A, chất rắn B 4,48 lít CO (đktc) Cô cạn dung dịch A thu 12,2 gam muối khan Mặt khác đem nung chất rắn B đến khối lượng không đổi thu 11,2 lít CO2 (đktc) chất rắn C a) Tính CM dung dịch H2SO4 b) Tính khối lượng chất rắn B c) Tìm R biết số mol RCO3 gấp 2,5 lần số mol MgCO3 ( Trích câu - Đề thi HSG huyện Nga Sơn năm 2009 - 2010) * Hướng dẫn giải - Bước 1: Hai muối cacbonat kim loại hoá trị II nên đặt CTHH dạng chung → viết PTHH - Bước 2: + Dựa vào số mol CO2 hỗn hợp tác dụng với dung dịch H2SO4 → tìm số mol H2SO4 → tìm nồng độ dung dịch H2SO4 + Áp dụng định luật BTKL chất để tìm khối lượng chất rắn B + Dựa vào tổng số mol CO2 thoát → tìm nhh → M hh - Bước 3: Từ giả thiết nRCO = 2,5nMgCO → tìm MR kim loại R 3 * Lời giải : Đặt CTHH trung bình hỗn hợp MCO3 Tổng số mol khí CO2 = 4, 48 + 11, = 0, 7(mol ) 22, PTHH : MCO3 + H2SO4 → M SO4 + CO2 + H2O (mol) ¬ 0,2 0,2 0,2 MCO3 (mol) 0,2 t MO → → 0,2 + CO2 o (1) (2) 0,5 ¬ 0,5 0,5 0, a) Nồng độ mol dung dịch H2SO4 : CM ( H SO ) = 0,5 = 0, 4( M ) b) Tính khối lượng chất rắn B - Theo định luật BTKL chất ta có: mMCO + mH SO4 = mmuối tan + B + mCO2 + mH 2O ⇒ B = (mMCO3 + mH SO4 ) - (mmuối tan + mCO2 + mH 2O ) ⇒ B = (115,3 + 98.0,2) - (12,2 + 44 0,2 + 18 0,2) ⇒ B = 110,3 (g) c) - Theo (1) (2) ta có : nMCO = nCO = 0,5 + 0, = 0, 7(mol ) ⇒ M= 115,3 − 60 = 104, 71 0, - Vì nRCO = 2,5nMgCO ⇒ nR = 2,5nMg nên ta có : 3 1.24 + 2,5.R = 104, 71 ⇒ R = 137 Vậy kim loại R Bari (Ba) + 2,5 Ví dụ 6: Hoà tan 23 gam hỗn hợp Ba hai kim loại kiềm thuộc hai chu kì liên tiếp vào nước dung dịch D 5,6 lí khí H (đktc) Nếu cho 180 ml dung dịch Na2SO4 0,5M vào dung dịch D sau phản ứng dư Ba(OH) Nếu thêm 210 ml dung dịch Na 2SO4 vào dung dịch D dung dịch sau phản ứng dư Na2SO4 Xác định tên hai kim loại kiềm * Hướng dẫn: - Bước 1: Đặt CTHH dạng chung kim loại kiềm viết PTHH chúng với nước - Bước 2: + Đặt số mol Ba kim loại kiềm x y → lập phương trình toán học thứ với ẩn: x, y, M + Dựa vào số mol H2 thoát → lập phương trình toán học thứ + Từ giả thiết Na2SO4 tác dụng với dung dịch D → tìm số mol Na 2SO4 → tìm khoảng giới hạn x + Lấy giá trị x đề tìm khoảng giới hạn M - Bước 3: Dựa vào khoảng xác định, tìm kim loại kiềm * Lời giải: Đặt công thức chung hai kim loại kiềm thuộc hai chu kì liên tiếp là: M x, y số mol tương ứng Ba kim loại kiềm ⇒ 137x + M y =23 PTHH : Ba (mol) + (*) 2H2O → Ba(OH)2 + H2 ↑ x x 2M (mol) + 2H2O → M OH y + H2 0,5y ⇒ x + 0,5 y = 5, = 0, 25 22, Dung dịch D có Ba(OH)2 M OH Cho Na2SO4 vào dung dịch D có PTHH: Na2SO4 + Ba(OH)2 → Ba SO4 ↓ + 2NaCl Theo đầu bài: 0,18 0,5 = 0,09 mol Na2SO4 không kết tủa hết Ba(OH)2 0,21 0,5 = 0,105 mol Na2SO4 dư Vậy ta có : 0,09 〈 x 〈 0,105 - Nếu x = 0,09 y = 0,32 ⇒ M = 33,33 - Nếu x = 0,105 y = 0,29 ⇒ M = 29,7 Vậy hai kim loại kiềm Natri (Na) Kali (K) Loại Ví dụ 7: Hỗn hợp A gồm anken thể khí liên tiếp dãy đồng đẳng etilen Đốt cháy 3,36 lít hỗn hợp A, thu 7,84 lít khí CO Xác định CTPT anken Biết thể tích khí đo đktc * Hướng dẫn: - Bước 1: Đặt công thức anken dạng chung Cn H n viết PTHH - Bước 2: + Theo PTHH từ số mol hỗn hợp → tìm số mol CO2 theo n + Vì nCO theo PTHH = nCO ban đầu → tìm n 2 - Bước : Dựa theo giả thiết : n1 〈 n 〈 n2 n2 = n1 + → tìm n ⊂ N * * Lời giải : 3,36 7,84 Ta có : nA = 22, = 0,15(mol ) ; nCO = 22, = 0,35(mol ) Gọi CTPT chung anken Cn H n với n số nguyên tử C trung bình 10 PTHH: Cn H n + 3n t0 O2 n CO2 + nH 2O → mol n mol 0,15 n mol ⇒ 0,15 n = 0,35 ⇒ n = 2,3 0,15 mol Do : n1 〈 n 〈 n2 n2 = n1 + nên n1 〈 2,3 n2 〉 2,3 ⇒ n1 = ; n2 = ( n ⊂ N * ) Vậy CTPT anken liên tiếp : C2H4; C3H6 Ví dụ 8: Một hỗn hợp gồm chất A B có công thức tổng quát CnH2n+2, nguyên tử C, có khối lượng 24,8 g thể tích tương ứng 11,2 lít đktc Xác định CTPT chúng * Hướng dẫn: - Bước 1: Đã có công thức dạng chung thuộc dạng metan - Bước 2: Tìm nhh → tìm M ( A, B ) → tìm n - Bước 3: Tìm giá trị n nguyên dương * Lời giải: - Vì A B có công thức CnH2n+2 nên A, B hiđro thuộc dạng Metan 11, 24,8 - Ta có: nh = 22, = 0,5(mol ) M ( A, B ) = 0,5 = 45, ⇒ 12 n + n + = 45,6 ⇒ n = 3,14 ⇒ n1 = n2 = Vậy CTHH chất A B là: C3H8 C4H10 Ví dụ : Cho 28,2 g hỗn hợp rượu thuộc dãy đồng đẳng rựơu metilic, tác dụng hết với kim loại Na, sinh 8,4 lít H đktc Xác định CTPT rượu * Hướng dẫn: - Bước 1: Đặt công thức chung rượu Cn H n +1OH → viết PTHH - Bước 2: Theo PTHH dựa vào nH → tìm nhh→ tìm M rượu - Bước 3: Tìm n công thức phân tử rượu 8, Ta có: nH = 22, = 0,375(mol ) Gọi CTPT chung rượu là: Cn H n +1OH ( n số nguyên tử C trung bình) * Lời giải: PTHH: Cn H n +1OH 0,75 mol + 2Na → Cn H n +1ONa + H2 0,375 mol 11 ⇒ M 28, 2 rượu = 0, 75 = 37, Ta có : 12 n + n + + 17 = 36,7 ⇒ n = 1,33 ⇒ n1 = n2 = Vậy CTPT rượu : CH3OH C2H5OH Hình thành kĩ nhận dạng loại toán kĩ giải cho HS a) Kĩ nhận diện dạng toán - Nếu đề yêu cầu tính khối lượng mol hỗn hợp, tỉ khối hỗn hợp với chất khác → Toán Mol trung bình - Khi đề cho khối lượng thể tích hỗn hợp chất có thành tương tự như: Khối lượng hỗn hợp kim loại, oxit, muối cacbonat, thể tích hỗn hợp hiđrocacbon đặt CTHH trung bình viết PTHH, từ áp dụng công thức trung bình để tính toán b) Hình thành kĩ giải toán - Với ví dụ loại toán, giáo viên gợi ý bước, đặt câu hỏi gợi ý để HS trả lời cho HS làm bước em giải + Khi đặt CTHH dạng chung, giáo viên cần cho HS viết PTHH dựa theo hoá trị tính theo PTHH tìm số mol chất hay lập phương trình toán học + Khi giải phương trình hay hệ phương trình toán học tìm ẩn hay tìm khoảng giới hạn, giáo viên gợi ý để HS giải cách nhanh ngắn gọn - Nếu toán cho hỗn hợp nhiều chất kết hợp với phương pháp khác ghép ẩn số, bảo toàn khối lượng để tính toán - Để củng cố thêm kiến thức kĩ năng, giáo viên cho em làm tập tự luyện giải đề thi có toán Mol trung bình Bài tập tự luyện Một hỗn hợp khí gồm H2 CO2 tích 3,36 lít (đktc), VH : VCO = :1 2 a) Tính % thể tích khí có hỗn hợp b) Tính tỉ khối hỗn hợp với oxi Một hỗn hợp khí gồm 0,1 mol O2 ; 0,25 mol N2 0,15 mol CO a) Tìm khối lượng trung bình mol hỗn hợp khí b) Tính tỉ khối hỗn hợp khí với không khí hiđro Trộn 2,24 lít đơn chất khí với 6,72 lít CO hỗn hợp A Biết M A = 40 , xác định đơn chất khí Các thể tích khí đo đktc Hoà tan hoàn toàn 26,8 g hỗn hợp hai muối cacbonat kim loại hoá trị II dung dich HCl (vừa đủ) thu dung dịch A 6,72 lít khí CO (đktc) Biết hai kim loại muối nhóm II thuộc hai chu kì kế tiếp, xác định công thức muối ? 12 Hoà tan hoàn toàn 1,7 gam hỗn hợp gồm kẽm kim loại A (hoá trị II không đổi ) dung dịch dư, tạo 0,672 lít khí (đktc) Mặt khác, hoà tan riêng 1,9 gam kim loại A dùng không hết 200 ml dd HCl 0,5M Tìm kim loại R (Trích câu - Đề thi HSG huyện Nga Sơn năm 2005- 2006) Hỗn hợp A gồm muối cacbonat: MgCO3 RCO3 Cho 12,34 gam A vào lọ chứa 100 ml dung dịch H2SO4 Sau phản ứng thu 1,568 lít CO2 (đktc), chất rắn B dung dịch C Cô cạn dung dịch C thu 8,4 gam chất rắn khan D Nung chất rắn B thu 1,12 lít CO2 (đktc) chất rắn E a) Tính nồng độ mol dung dịch H2SO4 b) Tính khối lượng B E c) Cho tỉ lệ mol MgCO3 RCO3 hỗn hợp A 5:1, xác định R Hỗn hợp X gồm muối cacbonat kim loại nhóm IIA thuộc chu kì liên tiếp bảng tuần hoàn Hoà tan 3,6 g hỗn hợp X dung dịch HNO dư, thu khí Y Cho toàn khí Y hấp thụ hết dung dịch Ba(OH) dư thu 7,88 g kết tủa Xác định công thức hai muối tính thành phần % khối lượng muối hỗn hợp X ( Trích Câu - Đề thi HSG tỉnh Thanh Hoá năm 2009 - 2010) Hỗn hợp A gồm anken đồng đẳng liên tiếp Đốt cháy 8,96 lít khí A cho sản phẩm cháy qua bình đựng H 2SO4 đặc bình đựng KOH rắn, thấy khối lượng bình tăng m (g) bình tăng (m+39) g Xác định CTPT anken Hỗn hợp X gồm hai rượu no, đơn chức, mạch hở Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp X thu 35,84 lít khí CO (đktc) 39,6 gam nước Tỉ khối rượu so với oxi nhỏ Tính a thành phần phần trăm khối lượng rượu hỗn hợp X ( Trích Câu - Đề thi HSG tỉnh Thanh Hoá năm 2010 - 2011) 10 Một hỗn hợp A gồm axit dãy đồng đẳng axit axetic Lấy a gam hỗn hợp A cho tác dụng với 75 ml dd NaOH 0,2M Lượng NaOH dư trung hoà 25 ml dd HCl 0,2 M Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu 1,0425 g hỗn hợp muối khan (muối hữu vô cơ) a) Viết PTHH phản ứng xảy b) Tìm CTCT gọi tên axit hữu Kiểm tra lực học sinh sau tự luyện: Bước 1: Yêu cầu học sinh tự trình bầy làm thông qua kết tự luyện em 13 Bước 2; Giáo viên đưa hướng dẫn giải đáp số để học sinh đối chiếu tự nghiên cứu tìm cách giải chưa có hướng giải Bước 3: Giáo viên hướng dẫn giải chi tiết sau học sinhphương pháp giải Bước 4: thông qua en phải giaỉi thành thạo tập dạng Hướng dẫn giải đáp số số tập tự luyện a) Vì : VH : VCO = :1 nên VH = (3,36 : 3) = 2,24 (lít) 2 VCO = 3,36 − 2, 24 = 1,12(l ) %VH = b) M hh = 2, 24.100% = 66, 7% ; 3,36 %VCO2 = 100 − 66, = 33,3% 2.22, + 44.1,12 16 = 16 ; dhh/kk = = 0,5 33, 32 a) Ta có nhh = 0,1 + 0,25 + 0,15 = 0,5 (mol) mhh = 0,1 32 + 0,25 28 + 0,15 20 =14,4 ⇒ M= b) dhh/kk = 14, = 28,8( g ) 0,5 28,8 = 0,99 ; 29 d hh / H = 28,8 = 14, - Giả sử đơn chất khí cần tìm X PTK X Ta có: M A = X 22, + 44.6, 72 = 40 ⇒ 22, X = 40.8,96 − 44.6, 72 22, + 6, 72 ⇒ 22, 4X = 358, − 295, 68 = 62, 72 ⇒ X = 62, 72 = 28 22, Do đơn chất khí có nguyên tử liên kết với Vậy chất khí X cần tìm nitơ (N2) Gọi công thức trung bình muối cacbonat MCO3 gọi a số mol hỗn hợp muối Theo ta có: ( M + 60) a = 26,8 (*) PTHH: MCO3 + 2HCl → MCl2 + CO2 + H2O (1) 6, 72 Theo (1) : a = nCO = 22, = 0,3mol 26,8 Thay vào (*) : M + 60 = 0,3 = 89,3 ⇒ M = 89,3 - 60 = 29,3 Giả sử MA MB khối lượng mol muối cacbonat ( MA 〈 MB ) Ta có : MA 〈 M 〈 MB Hay : MA 〈 29,3 〈 MB 14 Căn vào bảng hệ thống tuần hoàn có M A = 24 (Magie) MB = 40 (Canxi) phù hợp Vậy công thức hai muối MgCO3 CaCO3 Đặt công thức trung bình kẽm kim loại A hoá trị II M M + 2HCl → PTHH : + H2 (1) A + 2HCl → ACl2 + H2 (2) MCl2 0, 672 - Theo (1) nH = nM = 22, = 0, 03(mol ) ⇒ M ( Zn , A) = 1, = 56, ⇒ M A 〈 56, MZn = 65 〉 56,7 (*) 0, 03 - Vì hoà tan 1,9 g A dùng không hết 200 ml dung dịch HCl 0,5 M nên theo 1,9 3,8 (2) ta có: M 〈 0, 2.0,5 = 0,1 ⇒ M A 〉 0,1 = 38 (**) A Từ (*) (**) ⇒ 38〈 M A 〈56, Do A hoá trị II không đổi nên kim loại A cần tìm Canxi (Ca) Đặt CTHH trung bình hỗn hợp MCO3 Tổng số mol khí CO2 = 1,568 + 1,12 = 0,12( mol ) 22, PTHH : MCO3 + H2SO4 → M SO4 + CO2 ↑ + H2O (mol) 0,07 MCO3 (mol) 0,07 t MO → o (1) 0,07 ¬ 0,07 → 0,07 + CO2 ↑ (2) 0,05 ¬ 0,05 0,05 0, 07 a) Nồng độ mol dung dịch H2SO4: CM ( H SO ) = 0,1 = 0, 7( M ) b) Tính khối lượng chất rắn B E - Theo định luật BTKL chất ta có: mMCO + mH SO4 = mD + mB + mCO2 + mH 2O ⇒ mB = (mMCO3 + mH SO4 ) - (mD + mCO2 + mH 2O ) ⇒ mB = (12,34 + 98 0,07) - (8,4 + 44 0,07 + 18 0,07) = 6,46 (g) mE = mB - mCO = 6,46 - 0,05 44 = 4,26 (g) c) - Theo (1) (2) ta có : nMCO = nCO = 0, 07 + 0, 05 = 0,12(mol ) ⇒ M= 12,34 − 60 = 42,83 0,12 15 - Vì nMgCO = 5nRCO ⇒ nMg = 5nR nên ta có : 3 24.5 + R = 42,83 ⇒ R = 137 +1 Vậy kim loại R Bari (Ba) Đặt công thức chung hai muối cacbonat MCO3 PTHH: MCO3 + 2HNO3 → M ( NO3 )2 + CO2 ↑ + H2O CO2 Ta có: nBaCO = (1) + Ba(OH)2 → BaCO3 ↓ + H2O (2) 7,88 = 0, 04(mol ) 197 - Theo (1) (2) : nMCO = nCO = nBaCO = 0, 04mol 3 3, = 90 ⇒ M = 90 - 60 = 30 0, 04 Do: MA 〈 M 〈 MB ⇒ MA 〈 30 〈 MB ⇒ MCO3 = Vì A B hai kim loại thuộc hai chu kì bảng tuần hoàn Vậy hai kim loại Magie (Mg) Canxi(Ca) CTHH hai muối MgCO3 CaCO3 - Đặt a b số mol MgCO3 CaCO3 có hỗn hợp X mMgCO3 = 2,1g %mMgCO3 = 58,33% ⇒ ⇒ mCaCO3 = 1,5 g %mCaCO3 = 41, 67% 84a + 100b = 3, a = 0, 025 ⇒ ⇒ a + b = 0, 04 b = 0, 015 8,96 Ta có : nhh = 22, = 0, 4(mol ) - Bình tăng m (g) ⇒ mH O = m( g ) ; bình tăng (m+39) g ⇒ mCO = (m + 39) g 2 - Gọi CTPT chung anken Cn H n với n số ntử cacbon trung bình Cn H n PTHH: + 3n t0 O2 n CO2 + nH 2O → mol n mol 0,4 mol n mol 0,4 n mol 0,4 n mol Ta có : mCO − mH O = 0, 4n.44 − 0, 4n.18 = (m + 39) − m ⇒ 0, 4n.26 = 39 2 ⇒ n = 3, 75 ⇒ n = n = Vậy CTPT anken C3H6 C4H8 35,84 39, = 2, 2(mol ) Ta có: nCO = 22, = 1, 6(mol ) ; nH O = 18 2 16 Đặt CTPT chung rượu là: Cn H n +1OH ( n số nguyên tử C trung bình) 3n O2 → nCO2 + (n + 1) H 2O mol n mol (n + 1) mol x mol n x mol (n + 1) x mol Cn H n +1OH PTHH: + nx = 1, x = 0, ⇒ ⇒ n ≈ 2, 67 (n + 1) x = 2, Khối lượng hỗn hợp X : a = (14 n + 18) x = 14.1,6 + 18 0,6 = 33,2 (gam) - Do n ≈ 2, 67 nên có rượu có nC < 2,67 ⇒ n1 = n1 = - Theo đề : M = 14 n + 18 < 64 ⇒ n < 3,3 ⇒ n2 = Vậy có cặp nghiệm thoả mãn : CH3OH C3H7OH C2H5OH C3H7OH * Nếu rượu CH3OH C3H7OH mCH3OH = 3, g %mCH3OH = 9, 64% a + b = 0, a = 0,1 ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ 32a + 60b = 33, b = 0,5 mC3 H 7OH = 30 g %mC3 H7OH = 90,36% * Nếu rượu C2H5OH C3H7OH : %mC2 H5OH = 27, 71% % ; %mC3 H 7OH = 72, 29% 10 Gọi CTPT axit là: Cn H n +1COOH ( n số nguyên tử C trung bình) PTHH : Cn H n +1COOH + NaOH → Cn H n +1COONa + H 2O HCl + NaOH → NaCl + H2O - Số mol NaOH tham gia phản ứng (1) (2) nNaOH = - Số mol HCl tham gia phản ứng (2) : nHCl = (1) (2) 0, 2.75 = 0, 015 (mol ) 1000 0, 2.25 = 0, 005(mol ) 1000 - Số mol NaOH tham gia phản ứng (1) : 0,015 - 0,005 = 0,01 (mol) - Khối lượng NaCl tạo (2) : 0,005 58,5 = 0,2925 (g) - Khối lượng muối hữu sinh (1) ; 1,0425 - 0,2925 = 0,75 (g) 0, 75 - n2 muối hữu = nNaOH pư = 0,01 mol ⇒ M 2rmuối = 0, 01 = 75( g ) Ta có: M C H n COONa n +1 = 75 ⇒ 14 n + 68 = 75 ⇒ n = = ⇒ n = n = 14 Vậy CTPT axit : HCOOH ( axit fomic) ; CH3COOH ( axit axetic) IV KIỂM NGHIỆM 17 Trong năm học 2013- 2014 thực ứng dụng sáng kiến trường THCS Ba Đình, giúp thuận lợi công việc ôn luyện đội tuyển, học sinh dễ tiếp cận loại toán Các em nhận diện dạng toán, định hướng tìm lời giải cách nhanh chóng, xác kể khó đề thi HSG, chất lượng HSG nâng lên đáng kể, điều cho thấy hiệu việc thực sáng kiến cao Cụ thể, qua nhiều lần khảo sát, kiểm tra thông qua đề kiểm tra HSG có toán định lượng Mol trung bình, thu kết thu sau: Đối tượng Học sinh giải HS giải HSG thành thạo chưa thành thạo Lớp, SL SL % SL % 9A 1 100 0 9B 1 100 0 Tống 2 100 0 Với kết góp phần nâng cao chất lượng học sinh mũi nhọn năm học 2013 – 2014 sau: + HS đạt giải nhì HS đạt giải ba cấp Huyện/ 2HS dự thi + HS đạt giải khuyến khích cấp Tỉnh/1 HS dự thi C KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT I KẾT LUẬN Với việc sử dụng phương pháp Mol trung bình hướng dẫn HSG giải số tập Hoá trường THCS Ba Đình giúp nâng cao chất lượng đội tuyển HSG, nhờ mà kết thi đạt cao hẳn so với chưa áp dụng đề tài (do em giải tập định lượng khó) Để thu kết trình giảng dạy lựa chọn em có lực vào đội tuyển, 18 kiểm nghiệm chọn lựa qua kiểm tra, cung cấp kiến thức có liên quan hướng dẫn cho học sinh giải tập theo loại cách hợp lí Và nhận rằng: Lựa chọn phương pháp phù hợp hướng dẫn giải tập hoá học yếu tố quan trọng trình ôn thi HSG môn hoá học Cơ sở phương pháp luận phương pháp giải toán Mol trung bình thống mặt định tính định lượng Khi giải toán hoá học, phải biết lựa chọn phương pháp hợp lý, xác định trình tự bước giải Cần rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo để nhận diện dạng toán, cách trình bày lời giải tính toán hoá học, sử dụng đại lượng cần thiết theo yêu cầu đề Thực cách xác thao tác toán học cần thiết, phù hợp với yêu cầu giải II ĐỀ XUẤT Để ôn thi HSG môn Hóa tốt trì vững chắc, kiến nghị: nhà trường, cụm chuyên môn nhóm, tổ môn cần thường xuyên tổ chức trao đổi kinh nghiệm ôn thi HSG để cán giáo viên học hỏi lẫn nhau tiến hơn, dạy tốt ôn luyện tốt Nhà trường cần bổ sung thường xuyên tài liệu ôn thi HSG để giáo viên học sinh có tài liệu tham khảo cập nhật kiến thức Trong trình giảng dạy không ngừng tự học hỏi, tham khảo tài liệu, trao đổi kinh nghiệm với bạn bè đồng nghiệp Do viết sáng kiến này, quan tâm lớn BGH nhà trường, bạn bè đồng nghiệp Mặc dù thân cố gắng, song kiến thức vô bờ sáng kiến áp dụng trường THCS Nga Thuỷ cho phù hợp với việc bồi dưỡng HSG nên thiếu sót Rất mong góp ý chân thành thầy cô bạn bè đồng nghiệp nội dung hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG Nga Sơn, ngày 10 tháng 04 năm 2013 ĐƠN VỊ CAM KẾT KHÔNG COPY Đỗ Xuân Hiền 19 MỤC LỤC Trang A ĐẶT VẤN ĐỀ B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I Cơ sở lí luận vấn đề II Thực trạng vấn đề Đối với giáo viên 2 Đối với học sinh: III Các giải pháp tổ chức thực Cung cấp kiến thức có liên quan Phân loại Hướng dẫn cách giải loại toán Hóa học phương pháp Mol trung bình Hướng dẫn học sinh giải số dạng tập cụ thể Hình thành kĩ nhận dạng loại toán kĩ giải cho HS 12 Bài tập tự luyện 13 Hướng dẫn giải đáp số 14 IV Kiểm nghiệm C KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT I Kết luận 18 19 19 20 II Đề xuất 20 21