Sáng kiến kinh nghiệm SKKN hướng dẫn học sinh giải toán phần kim loại tác dụng với nước và dung dịch bazơ trong ôn thi đại học

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: "HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI TOÁN PHẦN KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI NƯỚC VÀ DUNG DỊCH BAZƠ TRONG ÔN THI ĐẠI HỌC" A/ PHẦN MỞ ĐẦU I/ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Hoá học trình dạy, tiếp nhận cách thụ động tri thức hoá học mà chủ yếu trình học sinh tự học, tự nhận thức, tự khám phá, tìm tòi tri thức hoá học cách chủ động, tích cực, trình tự phát vấn đề giải vấn đề Chính mà việc đổi phương pháp dạy học, phải phát huy tính tích cực, lực sáng tạo, tính mềm dẻo, linh hoạt học sinh Trong nội dung chương trình hoá học phổ thông có nhiều phần kiến thức khó mà học sinh không tự lĩnh hội hết kiến thức Vì giáo viên cần có phương pháp giúp học sinh nắm vững đặc biệt vận dụng kiến thức tốt Sự đổi cách thi tuyển sinh đại học Bộ giáo dục Đào tạo đặt yêu cầu cho học sinh Để có kết thi tốt học sinh cần phải nắm vững kiến thức vận dụng kiến thức cách linh hoạt đặc biệt kĩ giải toán hoá học Trong trình giảng dạy ôn thi nhận thấy mảng kiến thức kim loại tác dụng với nước dung dịch kiềm phần kiến thức rộng bao gồm kim loại kiềm, số kim loại kim loại kiềm thổ, kim loại nhôm, kẽm hợp chất chúng phần tập trắc nghiệm rộng Do học sinh khó vận dụng xây dựng kiến thức hệ thống việc giải tập học sinh khó Trong trình giảng dạy ôn thi đại học nghiên cứu số tài liệu từ thực tế đưa cách khai thác đơn giản dể hiểu Qua thực tế giảng dạy bồi dưỡng học sinh Tôi nhận thấy kết học tập học sinh nâng cao nhiều học sinh yêu thích môn Hoá học Chính mạnh dạn đề xuất kinh nghiệm nhỏ: “Hướng dẫn học sinh giải toán phần kim loại tác dụng với nước dung dịch bazơ ôn thi đại học.” II/ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Thực sáng kiến này, nhằm mục đích: - Khẳng định tầm quan trọng việc đổi phương pháp giảng dạy - Giúp học lĩnh hội vận dụng kiến thức tốt - Nâng cao kết thi học sinh kì thi III/ PHƯƠNG PHÁP: - Nghiên cứu tài liệu, sưu tầm tài liệu phục vụ viêc soạn thảo - Thực nghiệm giảng dạy B/ PHẦN NỘI DUNG I/ CƠ SỞ LÍ THUYẾT Kiến thức Những kim loại tác dụng với nước nhiệt độ thường tạo dung dịch bazơ gồm kim loại kiềm số kim loại kiềm thổ Canxi ( Ca), Stronti(Sr), Bari(Ba) Các phản ứng dạng tổng quát + Kim loại kiềm: 2M + 2H2O → 2MOH + H2↑ + Kim loại kiềm thổ: M + 2H2O →M(OH)2 + H2↑ ( Ca, Sr, Ba) Những kim loại tan dung dịch kiềm gồm Be, Zn, Al, Pb, Cr Be + 2OH - → BeO 2− + H ↑ 2 − Zn + 2OH → ZnO + H ↑ 2 Pb + 2OH - → PbO 2− + H ↑ 2 2Al + 2OH + 2H O → 2AlO− + 3H ↑ 2 − 2Cr + 2OH + 2H O → 2CrO + 3H ↑ 2 Dạng tổng quát với kim loại có hiđroxit có tính lưỡng tính 2M + 2(4 − n)OH − + 2(n − 2)H O → 2MO n-4 + nH ↑ 2 2 Một số dạng toán bản: Bài tập kim loại tác dụng với nước dung dịch kiềm có nhiều dạng nhỏ có liên hệ kiến thức, kim loại tác dụng với nước tạo dung dịch dung dịch lại phản ứng với axít, muối với kim loại khác Để đơn giản trình làm tập dựa tảng kiến thức để có cải tiến phương pháp giải đơn giản giúp học sinh làm nhanh dễ phù hợp với thi trắc nghiệm Trên sở tối đưa hai dạng sau +Dạng 1: Hỗn hợp kim loại tác dụng với nước, sau dung dịch tạo thành tác dụng với dung dịch axít - Dựa phương trình phản ứng tổng quát kim loại tác dụng với nước: 2M + 2nH2O →2M(OH)n + nH2↑ Từ phương trình phản ứng ta nhận thấy toàn ion OH- khí H2 tạo từ H2O Từ ta có trình đơn giản sau 2H2O → 2OH- + H2 (1) ( Quá trình đảm bảo khối lượng hai vế) Dựa vào trình (1) ta có n OH− = 2n H + Dung dịch sinh tác dụng với axít ta có: H n + =n = 2n H OH − H + OH-  → H2O n = 2n H axít sunfuric (H2SO4) Từ ta rút ra, axít Clohiđric( HCl) Cl − =n H SO2− + Một số ví dụ áp dụng: Ví dụ 1: Cho hỗn hợp X gồm hai kim loại kiềm tan hết nước tạo dung dịch Y thoát 0,12 mol H2 Thể tích dung dịch H2SO4 2M cần trung hòa dung dịch Y : A 120ml B 60ml C 150ml D 200ml Hướng dẫn: Đối với dạng tập ta cần biểu diễn: → H2 H2SO4  n Theo sơ đồ : nH 2SO4 = nH = 0,12mol => VH SO4 = 0,6lit = 60ml Ví dụ 2: Cho mẫu hợp kim Na-Ba tác dụng với nước (dư), thu dung dịch X 3,36 lít H2(ở đktc) Thể tích dung dịch axit HCl 2M cần dùng để trung hoà dung dịch X : A 150ml B 75ml C 60ml D 30ml Hướng dẫn: → H2 2HCl  Theo sơ đồ : nHCl = 2nH = 3,36 = 0,3mol 22,4 => VHCl = 0,15lit = 150ml Ví dụ 3: Cho 10,1g hỗn hợp K kim loại kiềm X tác dụng hết với nước, thu dung dịch A Để trung hòa dung dịch A cần 500ml dd H2SO4 0,3M Cho biết tỉ lệ số mol K số mol X nhỏ Tính thể tích khí H2 tạo thành ( đktc ) A 3,36 lít B 1,68 lít C 2,24 lít D 4,48 lít Hướng dẫn: Biểu diễn tương tự => nH = nH SO4 = 0,15mol => VH = 0,15.22,4 = 3,36 lít Ví dụ Hoà tan 2,15gam hỗn hợp gồm kim loại kiềm A kim loại kiềm thổ B vào H2O thu dung dịch C 0,448lít H2(đktc) Để trung hoà 1/2 dung dịch C cần V lít dung dịch HCl 0,1M thu m gam muối Giá trị V m A 0,2 3,570 B 0,2 1,785 C 0,4 3,570 D 0,4 1,785 Hướng dẫn: n = 2n = 0,04mol H → OH− Ta có 2H2O → 2OH- + H2 Khi trung hoà 1/2 dung dịch C ta có nOH = 0,02mol → n H = nOH = 0,02mol − + − Giá trị V= 0,02/ 0,1 =0,2 lit Khối lượng muối: m = 2,15/2 + 0,02.35,5=1,785 g→ Đáp án B Ví dụ : Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp kim loại kiềm vào nước thu 0,448 lít khí H2 (đktc) 400 ml dung dịch X Giá trị pH dung dịch X A B C 12 D 13 0,448 = 0,04mol Hướng dẫn: Ta có 2H2O → 2OH- + H2 → n OH− = 2n H = 22 , → n H = 0,04mol →[H+] = 0,04/ 0,4= 10-1M → pH = → Đáp án A + Ví dụ 6: Hoà tan 13,1 gam hỗn hợp X gồm Li, Na, K vào nước thu V lít khí H2 (đktc) dung dịch Y Trung hoà Y dung dịch HCl thu dung dịch chứa 30,85 gam muối Giá trị V A 5,60 Hướng dẫn: nCl − = B 8,96 C 13,44 D 6,72 30,85 − 13,1 = 0,5mol → n H + = 0,5mol → nOH − = 0,5mol 35,5 Ta có 2H2O → 2OH- + H2 →V= 0,25 22,4 = 5,6 lit n = 2n = 0,5mol → n = 0,25mol H H → OH− 2 Đáp án A +Dạng 2: Hỗn hợp kim loại tác dụng với nước, sau dung dịch tạo thành tác dụng với dung dịch muối Từ trình đơn giản 2H2O → 2OH- + H2 (1) Dựa vào trình (1) ta có n OH− = 2n H Sử dụng định luật bảo toàn điện tích ta có + Các cation kim loại: − = n n n + = n n OH n H2 M + Nếu muối sunfat: − =n n = n H − OH SO 2 + Nếu muối clorua: n − =n = 2.n H Cl OH − + Nếu muối nitrat: n − =n = 2.n H − NO OH + Nếu muối photphat: n = n = n PO3− OH − H + Một số ví dụ áp dụng Ví dụ 1: Cho 8,5 gam hỗn hợp Na K tác dụng hết với nước thu 3,36 lít khí H2 (đktc) dung dịch X Cho X tác dụng vừa đủ với dung dịch Fe2(SO4)3 thu m gam kết tủa Giá trị m A 5,35 B 16,05 C 10,70 D 21,40 Hướng dẫn: 3,36 = 0,3mol Ta có 2H2O → 2OH- + H2 → n OH− = 2n H = 22 , Dung dịch X tác dụng với Fe2(SO4)3 Ta có n − = n = n H2 Fe3 + OH → m = 107.0,3/3=10,7 gam → Đáp án C Ví dụ 2:: Cho hỗn hợp Na, K Ba tác dụng hết với nước, thu dung dịch X 6,72 lít khí H2 (đktc) Nếu cho X tác dụng hết với dung dịch Al(NO3)3 số gam kết tủa lớn thu A 7,8 gam B 15,6 gam C 46,8 gam D 3,9 gam Hướng dẫn: 6,72 = 0,6mol Ta có 2H2O → 2OH- + H2 → n OH− = 2n H = 22,4 →n − = n = n = 0,2mol → m Al (OH ) =0,2.78=15,6 gam H + OH 3 Al → Đáp án B Dạng 3: Hỗn hợp kim loại kiềm, số kim loại kiềm thổ nhôm, kẽm tác dụng với dung dịch bazơ kiềm Từ phản ứng rút trình sau: 2OH − → O 22- + H (2) n = 2.n H OH− Dựa vào trình (2) ta có Để giải toán nhanh hơn, đơn giản cần kết hợp với định luật bảo toàn electron, định luật bảo toàn điện tích + Một số ví dụ áp dụng Ví dụ 1: Cho 18,6 gam hỗn hợp A gồm K Al tác dụng hết với dung dịch NaOH thu 15,68 lít khí H2 (đktc) Nếu cho 18,6 gam A tác dụng hết với dung dịch HCl số gam muối thu A 68,30 B 63,80 C 43,45 D 44,35 Hướng dẫn: 15,68 = 1,4mol Ta có 2H2O → 2OH- + H2 → n OH− = 2n H = 22 , Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có nCl − = nOH − = 1,4mol Khối lượng muối: m = 18,6 + 1,4 35,5=68,3 gam → Đáp án A Ví dụ 2: Chia 23,2 gam hỗn hợp X gồm Na, K Al thành phần Phần cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu 8,96 lít khí H2 (đktc) Phần cho tác dụng với dung dịch HCl dư cô cạn dung dịch thu m gam chất rắn Giá trị m A 51,6 B 25,8 C 40,0 D 37,4 Hướng dẫn: + Phần 1: Ta có trình : 2OH − → O 22- + H 8,96 = 0,8mol → n OH− = 2n H = 22 , + Phần 2: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có n − =n = 0,8mol → m = 23,2 + 0,8.35,5 = 40gam → Đáp án C OH − Cl Dạng 4: Hỗn hợp kim loại tác dụng với nước - Nếu đề cho hỗn hợp kim loại kiềm kiềm thổ kim loại M hóa trị n vào nước có hai khả năng: + M kim loại tan trực tiếp (như kim loại kiềm, Ca, Sr, Ba) + M kim loại có hiđroxit lưỡng tính (như Al, Zn) 2M + 2(4 − n)OH − + 2(n − 2)H O → 2MO n-4 + nH ↑ 2 Dựa vào số mol kim loại kiềm kiềm thổ → số mol OH– biện luận xem kim loại M có tan hết không hay tan phần - Nếu kim loại Al, Zn dư ta sử dụng trình 2H2O → 2OH- + H2 (1) 2OH − → MO n-4 + H (3) 2 Từ (1) (2) ta rút trình sau: 2H O → MO n-4 + 2H 2 Ta có nMOn−4 = n H 2 ( − n) n H 2 4−n ( − n) n MO n − = n H + Nếu kim loại kiềm thổ( Ca, Sr, Ba): n KLKT = 2 + Nếu kim loại kiềm: n KLK = (4 − n).n MO n −4 = -Nếu kim loại M (Al, Zn) hết ta có 2H2O → 2OH- + H2 (1) 2(4 − n)OH − + 2(n − 2)H O → 2MO n-4 + nH ↑ (4) 2 = (n −n ) n − H (1) n H2 MO 2 + Nếu kim loại kiềm:    2 = n  n = n = n −n − n KLK  H (1)  n  H n  H MOn −4 n H2 (4) 2    + Nếu kim loại kiềm thổ: ( Ca, Sr, Ba) 2 n = (n −n ) = (n −n ) KLKT (***) H (1) n H MOn −4 n H2 2 Từ ta có:  2  2  = n  n = n = n −n − n M n −   H H KLK   (**) H (1) n n MO 2     n  2  2  = n  = n −n −n M n −   H H KLKT   (***) H (1) n n MO   + Một số ví dụ áp dụng: Ví dụ 1: Thực hai thí nghiệm sau: • Thí nghiệm 1: Cho m gam hỗn hợp Ba Al vào nước dư, thu 0,896 lít khí (ở đktc) • Thí nghiệm 2: Cũng cho m gam hỗn hợp cho vào dung dịch NaOH dư thu 2,24 lít khí (ở đktc) Các phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m là: A 2,85 gam B 2,99 gam C 2,72 gam D 2,80 gam Hướng dẫn: n = 0,04mol  n = 0,1mol H TN Ta có: H TN1 2 → thí nghiệm Ba hết, Al dư thí nghiệm Ba Al hết - Gọi nBa = x mol nAl = y mol m gam hỗn hợp - Thí nghiệm 1: (4 − 3) 4−3 0,896 n = n = n = = 0,01mol − Ba H AlO 4 22 , 2 n = n 2,24 − 0,01) = 0,06mol - Thí nghiệm 2: n Al = (n H − n Ba ) = ( 22 , → m = 0,01.137 + 0,06.27 = 2,99 gam → Đáp án B Ví dụ (B-07): Hỗn hợp X gồm Na Al Cho m gam X vào lượng nước dư thoát V lít khí Nếu cho m gam X vào dung dịch NaOH dư thu 1,75V lít khí Biết khí đo điều kiện Thành phần phần trăm khối lượng Na X A 39,87% B 29,87% C 49,87% D 77,31% Hướng dẫn:( Đặt V=22,4lit) + Khi tác dụng với nước , Al dư nên ta có n Na = n AlO− = n H = 0,5mol 2 + Khi tác dụng với dung dịch NaOH , kim loại Al hết ta có n = (n Al % mNa = − n ) = 1mol H Na 2 0,5.23.100 = 29,87% → Đáp án B 0,5.23 + 1.27 Ví dụ 3: Cho m gam hỗn hợp A gồm K Al tác dụng với nước dư, thu 4,48 lít khí H2 (đktc) Nếu cho m gam A tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu 7,84 lít H2 (đktc) Phần trăm khối lượng K A A 83,87% B 16,13% C 41,94% D 58,06% Hướng dẫn: Do thể tích H2 hỗn hợp tác dụng với H2O nhỏ thể tích hỗn hợp tác dụng với dung dịch NaOH nên hỗn hợp tác dụng với H2O Al dư 4,48 = = 0,1mol Từ ta có n K = n H 22 , 2(1) n Al = (n − n )= H K 2(2) %m K A =  7,84  − 0,1 = 0,2mol  22,4  0,1.39.100 = 41,94% → Đáp án C 0,1.39 + 0,2.27 II KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM: Khi áp dụng chuyên đề vào giảng dạy lớp 12A1 năm học 2012 – 2013 nhận thấy học sinh nắm bắt vận dụng phương pháp nhanh hơn, tập trở nên đơn giản hơn, học sinh biết cách nhận dạng nhẩm nhanh kết số toán, kĩ 10 giải toán tốt mà lí thuyết em nắm vững từ số học sinh ham thích làm tập có hứng thú học nhiều hơn, tiết học sinh động có chất lượng cao Khảo sát cho thấy: Khi chưa đưa phương pháp : Tỷ lệ học sinh giải 20% Tỷ lệ học sinh lúng túng Tỷ lệ học sinh không giải 35% 45% Khi đưa phương pháp vào vận dụng: Tỷ lệ học sinh giải 60% Tỷ lệ học sinh lúng túng Tỷ lệ học sinh không giải 15% 20% C/ KẾT LUẬN: Thông qua việc giảng dạy lớp 12A năm 2012 - 2013 trình ôn luyện đại học năm trước nhận thấy học sinh nắm tốt việc vận dụng học sinh tốt Do góp phần nâng cao chất lượng học sinh khu vực miền núi Tuy nhiên chất lượng học sinh chênh lệch giảng dạy cần làm rõ lí thuyết từ khai thác để học sinh vận dụng không đưa trực tiếp dạng tập, học sinh giỏi cần khai thác triệt để đặc biệt dạng vận dụng kết hợp với định luật bảo toàn electron phương pháp khác, học sinh trung bình cần cung cấp lí thuyết tập không khó Trên số kinh nghiệm mà trình bày, hy vọng có ích cho công tác giảng dạy giáo viên chương trình đổi 11 [...].. .giải toán tốt hơn mà lí thuyết các em nắm cũng vững hơn từ đó số học sinh ham thích làm các bài tập và có hứng thú học nhiều hơn, tiết học sinh động và có chất lượng cao hơn Khảo sát bài cho thấy: Khi chưa đưa ra phương pháp trên : Tỷ lệ học sinh giải được 20% Tỷ lệ học sinh lúng túng Tỷ lệ học sinh không giải được 35% 45% Khi đưa ra phương pháp trên vào vận dụng: Tỷ lệ học sinh giải được... sinh giải được 60% Tỷ lệ học sinh lúng túng Tỷ lệ học sinh không giải được 15% 20% C/ KẾT LUẬN: Thông qua việc giảng dạy ở lớp 12A 1 năm 2012 - 2013 và trong quá trình ôn luyện đại học những năm trước tôi nhận thấy học sinh đều nắm bài tốt hơn và việc vận dụng của học sinh cũng tốt hơn Do đó đã góp phần nâng cao chất lượng của học sinh khu vực miền núi Tuy nhiên chất lượng học sinh còn quá chênh lệch... thác ra để học sinh vận dụng không đưa trực tiếp các dạng bài tập, đối với học sinh khá giỏi thì cần khai thác triệt để đặc biệt là các dạng vận dụng kết hợp với định luật bảo toàn electron và các phương pháp khác, còn học sinh trung bình thì chỉ cần cung cấp những lí thuyết cơ bản và bài tập không quá khó Trên đây là một số kinh nghiệm mà tôi đã trình bày, tôi hy vọng nó sẽ có ích cho công tác giảng... học sinh trung bình thì chỉ cần cung cấp những lí thuyết cơ bản và bài tập không quá khó Trên đây là một số kinh nghiệm mà tôi đã trình bày, tôi hy vọng nó sẽ có ích cho công tác giảng dạy của giáo viên trong các chương trình đổi mới hiện nay 11