SKKN phương pháp giải bài tập xác định công thức hóa học

SKKN phương pháp giải bài tập xác định công thức hóa học tham khảo

Phơng pháp giải số dạng tập xác định công thức hóa học chất dựa vào thành phần định lợng dành cho học sinh giỏi 8-9 A- PHẦN MỞ ĐẦU: I Bối cảnh đề tài/ Giải pháp: Đề tài hình thành trình giảng dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi mơn hóa học cấp học THCS II Lý chọn đề tài Hóa học khoa học nghiên cứu chất, biến đổi ứng dụng chúng Trong giảng dạy Hố học, nhiệm vụ giáo viên truyền thụ kiến thức cho học sinh, rèn luyện kỹ năng, thao tác thực hành thí nghiệm, giúp học sinh nắm vững kiến thức sách giáo khoa Song bên cạnh đó, nhiệm vụ khơng phần quan trọng giúp học sinh có phương pháp giải dạng tập Từ em nắm vững kiến thức hiểu sâu Trong Hoá học trung học sở lượng kiến thức mang tính bao qt, tổng thể chương trình Hố học phổ thơng nên tập nâng cao phát triển nhiều dạng Ở chọn phần tập xác định cơng thức hóa học chất.Vì dạng tập thường xuyên gặp cấu trúc đề thi học sinh giỏi huyện, giỏi tỉnh thi giáo viên Đồng thời dạng tâp khó ln làm vướng mắc cho học sinh Nếu khơng biết nhận dạng cách giải tốn xác định cơng thức hóa học gây nhiều khó khăn giáo viên học sinh Để giúp em tháo gỡ vướng mắc gặp dạng tốn này, tơi tìm hiểu, nghiên cứu đưa phương pháp giải.Tôi tách dạng tập đưa phương pháp giải cho dạng tập để tìm cơng thức hóa học chất Theo tơi, phân chia dạng thành hai dạng tập nhỏ sau: 1- Xác định chất dựa vào thành phần định tính 2- Xác định chất dựa vào thành phần định lượng III Đối tượng phạm vi nghiên cứu Sáng kiến kinh nghiệm áp dụng cho đối tượng học sinh giỏi lớp 8,9 THCS Khảo sát đánh giá kết học sinh đơn vị trường công tác IV Mục đích nghiên cứu Chun ngành hố học chuyên ngành có nhiều ứng dụng thực tiễn sống Nó phục vụ cho nhiều chuyên ngành khác phát triển Vì việc cần thiết từ cấp sở hệ thống trường học phổ thơng nên hình thành đào tạo khối mũi nhọn mơn hố học Qua q trình nghiên cứu giúp tơi khái qt hồn thiện phương pháp giải tập xác định cơng thức hóa học.Từ áp dụng vào cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi Trong q trình nghiên cứu giúp tơi nắm vững dạng tập chương trình THCS Phơng pháp giải số dạng tập xác định công thức hóa học chất dựa vào thành phần định lợng dành cho học sinh giái 8-9 Đối với học sinh: Giúp em biết phân chia đề dạng nhỏ định hướng phương pháp giải loại tập Qua giúp em hệ thống hóa áp dụng cách sáng tạo giải tập hóa học, khơi dậy đam mê học làm tập mơn hóa học, đặc biệt học sinh giỏi Ngoài cịn hình thành cho em có phương pháp suy luận logic để giải vấn đề, góp phần phát triển trí tuệ lực tư học sinh B- PHẦN NỘI DUNG: I Cơ sở lý luận Một tập định lượng hóa học có hai nội dung là: tính chất hóa học (tức phải dùng đến kiến thức hóa học) tính chất tốn học ( tức phải dùng đến phép tính kỹ tốn học để giải), nội dung phần tính chất hóa học chủ yếu Đối với dạng tập xác định cơng thức hóa học chất áp dụng nhiều phương pháp giải khác Để làm tốt dạng cần nắm vững: tính chất hóa học chất, nắm vững phương pháp giải như: phương pháp dựa vào số mol, phương pháp dựa vào định luật bảo toàn khối lượng, phương pháp bảo toàn nguyên tố Tuy nhiên thực tế dạng tập sách giáo khoa gặp thời gian hạn chế nên lớp giáo viên đưa phương pháp mà chủ yếu giải cụ thể Ở xin đưa số phương pháp để từ em nắm dạng thực tốt toán tìm CTHH chất II Thực trạng nguyên nhân 1.Thực trạng Trên thực tế giáo viên hướng dẫn giải dạng tốn tiết dạy khơng có thời gian giới thiệu Nhiều giáo viên chưa ngiên cứu sâu chất dạng toán nên hướng dẫn học sinh giải chưa linh hoạt Đối với học sinh: giải đề thi học sinh giỏi em nhiều vướng mắc Dạng tập có sách giáo khoa nên khó hoc sinh đại trà Hơn đa số em nông dân nên khơng có điều kiện mua tài liệu tham khảo nâng cao Đồng thời ý thức tự học tìm hiểu giải tập hóa cịn hạn chế Do chất lượng làm tập dạng thấp Nguyên nhân Một số nguyên nhân dẫn đến thực trạng là: - Đây dạng tập khó - Khả tư suy luận lơ gíc ca hc sinh cũn cha cao Phơng pháp giải số dạng tập xác định công thức hóa học chất dựa vào thành phần định lợng dành cho học sinh giỏi 8-9 - Vic nm kiến thức học sinh chưa chắn - Kỹ giải tập dạng chưa cao - Đây dạng tập thấy trình học SGK nên với giáo viên HS III Các biện pháp tiến hành để giải vấn đề -Phân tích tổng hợp tài liệu hóa học liên quan đến xác định cơng thức hóa học như: sách giáo khoa hóa học 8,9; sách bồi dưỡng hóa học THCS; sách tập nâng cao hóa học 8,9 -Khảo sát thống kê đánh giá kết học sinh trước sau áp dụng sáng kiến kinh nghiệm -Thu thập thơng tin -Trình bày kết Ở tơi xin trình bày cụ thể hố dạng tập xác định chất dựa vào phân tích định lượng - u cầu: + Nắm vững tính chất lý hố chất học + Nắm cách giải tập + Chịu khó tư lơgíc, sáng tạo giải Vận dụng linh hoạt nhiều phương pháp - Phương pháp giải chung cho dạng tập là: đặt công thức tổng quát chất cần tìm.Từ khai thác đề ra, suy luận để tìm tỷ lệ số nguyên tử nguyên tố tạo nên chất * Lưu ý: tất dạng nhỏ dạng bài, số tốn phải kết hợp biện luận tìm cơng thức hóa học Cụ thể tơi chia dạng tập làm ba dạng nhỏ sau: Xác định CTHH biết thành phần % khối lượng nguyên tố hợp chất Xác định CTHH biết tỷ lệ khối lượng nguyên tố hợp chất Xác định CTHH dựa vào PTHH Ở dạng giới thiệu bước để học sinh định hướng giải Dạng 1: Xác định CTHH biết thành phần % khối lượng nguyên tố hợp chất a Phương pháp: - Đặt CTTQ hợp chất cần tìm - Tìm tỷ lệ nguyên tử nguyên tố: dựa vào tỷ lệ khối lượng = tỷ lệ %khối lượng nguyên t Phơng pháp giải số dạng tập xác định công thức hóa học chất dựa vào thành phần định lợng dành cho học sinh giái 8-9 - Với chất vô tỷ lệ tối giản nguyên tử nguên tố thường giá trị số cần tìm b Bài tập áp dụng Bi toỏn : Hp cht vơ A có thành phần % khối lượng nguyên tố là: 45,95%K ; 16,45%N; 37,6%O Xác định CTHH A Giải: Vì %K+%N+%O=100% nên A chứa nguyên tố K, N O - Gọi CTTQ A là: KxNyOz (x,y,z nguyên dương) - Ta có: x.MK : y.MN : z.MO = %K:%N:%O % K % N %O => x:y:z = M : M : M K N O => x:y:z = 45,95 16, 45 37, : : 39 14 16 => x:y:z = 1,17:1,17:2,34 => x:y:z = 1:1:2 x =  =>  y = z =  Vậy CTHH A là:KNO2 Bài tốn : Hợp chất vơ B có thành phần % khối lượng nguyên tố là: 28,57%Mg ;14,2%C lại O Xác định CTHH B Giải: -Gọi CTTQ B là:MgxCyOz (x,y,z nguyên dương) -Ta có: %O =100%- (28,57%+14,2%) = 57,14% -Ta có: x.MMg:y.MC:z.MO = %Mg:%C:%O % Mg %C %O => x:y:z = M : M : M Mg C O => x:y:z = 28,57 14, 57,14 : : 24 12 16 => x:y:z =1,19:1,19:3,57 => x:y:z =1:1:3 x =  =>  y = z =  Vậy CTHH B là: MgCO3 Bài toán : (Câu 1.a đề thi KSCL GV năm 2013-2014.Phòng GD-ĐT Cẩm Xun) Một khống vật có tổng số ngun tử phân tử khơng q 25, có thành phần % khối lượng là: 14,06% K: 8,66% Mg; 34,6% O; 4,33% H lại nguyên tố khác Hãy xác định cơng thức hóa học khống vật đó? Gii: Phơng pháp giải số dạng tập xác định công thức hóa học chất dựa vào thành phần định lợng dành cho học sinh giái 8-9 -Gọi X ngun tố cịn lại, có khối lượng mol X Suy %X= 100%-(14,06% + 8,66% + 34,6% + 4,33%) => %X=38,35% -Gọi CTTQ khoáng vật là: KxMgyOz HtXk(x,y,z,t,k nguyên dương) % K % Mg %O %H % X => x:y:z:t: k = M : M : M : M : M K Mg O H X 14, 06% 8, 66% 34, 6% 4,33% 38,35% : : : : M 39 24 16 X 38,35% => x:y:z:t: k =0,36: 0,36: 2,1625: 4,33: M X 106,5 => x:y:z:t: k = 1: 1: 6: 12 : X => x:y:z:t: k = Vì số nguyên tử phân tử < 25.Nên: 106,5 )m 16 y = 20 x 112 => y = 280 = x = =>  y = Vậy cơng thức hóa học Oxit là: N2O5 Bài toán 2: Một kim loại A chưa rõ hóa trị,có tỷ lệ khối lượng Oxi Oxít là: 3/7A Tìm cơng thức Oxít kim loại Giải: Gọi A khối lương mol kim loại A,n hóa trị A Suy cơng thức Oxít là: A2On mA mA = mO 2A = 16n mO = Ta có: => => => 6A=112 n => A = 56 n Vì n hóa trị kim loại nên ta xét bảng sau: n X 18,7 37,3 56 Chỉ có n=3 X=56 thỏa mãn Với X=56 nguyên tố X Sắt (Fe) Vậy cơng thức Oxít là:Fe2O3 c Bài tập vận dụng mS Bài 1: Tìm cơng thức Oxít biết tỷ lệ khối lượng của: m = O S: SO3 Phơng pháp giải số dạng tập xác định công thức hóa học chất dựa vào thành phần định lợng dành cho học sinh kh¸ giái 8-9 Bài 2: Một muối sunfat kim loại hóa trị II có tỷ lệ khối lượng kim loại gốc axít là: 12 Hãy xác định cơng thức hóa học muối ĐS: FeSO4 Dạng 3: Xác định CTHH dựa vào PTHH a Phương pháp: - Đặt CTTQ hợp chất cần tìm - Lập PTHH - Lập mối liên hệ chất cho chất cần tìm(dựa vào PTHH) - Giải PT hệ PT để tìm NTK PTK, từ biện luận, đối chiếu tỡm CTHH b Bài tập áp dụng Bi toán : (Câu Đề thi HSG-Lớp 9, năm 2008 – 2009 Phòng GD-ĐT Cẩm Xuyên) Cho 416(g)dung dịch BaCl2 12% tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 27,36(g) muối Sunfat kim loại A Sau lọc bỏ kết tủa thu 800ml dung dịch 0,2M Clorua kim loại A Tìm kim loại A.Tìm hóa trị A, tên A, công thức muối Sunfat kim loại A Giải: - Ta có: nBaCl2 = 416.12 = 0,24 mol; nmuối clorua = 0,8 0,12 = 0,16 mol 208.100 - Gọi kim loại cần tìm A, hóa trị n (n nguyên dương) Suy công thức muối sunfat kim loại A là: A2(SO4)n - PTHH: n BaCl2 + A2(SO4)n n BaSO4 + 2ACln n mol mol mol 0, 48 0, 24 0,24 mol mol mol (1) n n Từ PTHH(1) kết hợp ta có: =>  0, 24  n (2 A + 96n) = 27,36   0, 48 = 0,16  n  A = 27  n = Vậy: - Hóa trị A - A nguyên tố Nhôm KHHH Al - Công thức muối Sunfat là: Al2(SO4)3 Bài tốn : Khi đun nóng a (g) KL R chưa rõ hóa trị với khí Clo thu chất rắn có khối lượng 2,902a (g) Xác định KL R Phơng pháp giải số dạng tập xác định công thức hóa học chất dựa vào thành phần định lợng dành cho học sinh kh¸ giái 8-9 Giải: - Gọi R NTK nguyên tố R, n hóa trị R - PTHH: 2R + nCl2 2RCln + Theo PT: 2mol 2mol 2.902 2.( R + 35,5n) a mol R  35,5n = 1,902R - Vì n hóa trị KL nên n là:1,2 3.Ta xét bảng sau: n R 18 37 56 Chỉ có:n=3 R=56 thỏa mãn Vậy R=56, nguyên tố R Sắt (Fe) Bài tốn : Khử hồn tồn 4,06 gam Oxít kim loại CO nhiệt độ cao thành kim loại Dẫn tồn khí sinh vào bình đựng dung dịch Ca(OH) dư thấy tạo thành 7gam kết tủa.Nếu lấy lượng kim loại sinh hịa tan hết vào dung dịch HCl dư 1,176 lít khí Hiđrơ (đktc) a/ Xác định cơng thức Oxit kim loại b/ Cho 4,06 gam Oxit kim loại tác dụng hoàn toàn với 500ml dung dịch H2SO4 đặc nóng dư , thu dung dịch X khí SO bay Hãy xác định nồng độ Mol/l muối dung dịch X (coi thể tích khơng đổi q trình phản ứng) Giải: a/ -Gọi M kim loại Oxít, có khối lượng mol M Suy cơng thức chung Oxít là: MxOy (x,y nguyên dương) -PTHH: to MxOy + yCO to CO2 + Ca(OH)2 xM + yCO2 CaCO3 (1) + H2 O (2) Từ PT(1) (2) => nCO = nCaCO =0,07 mol => mM = 4,06 + 0,07.28 - 0,07.44 => mM = 2,94(g) (*) - Phản ứng kim loại M với dung dịch HCl dư: M + 2nHCl → 2MCln + nH2 mol (3) n mol Phơng pháp giải số dạng tập xác định công thức hóa học chất dựa vào thành phần định lợng dành cho học sinh kh¸ giái 8-9 Từ PT(3) + Với n = 1: → M = 28 (loại) + Với n = 2: → M = 56 ( B Fe) + Với n = 3: → M = 84 ( loại) Vậy B Fe Trong muối clorua Fe có hóa trị II, oxit hố trị khác Do cơng thức oxit : Fe xO y Theo PT (1) ta có: n Fe xOy = 0, 07 mol y 0, 07 ⇒ 56x + 16 y = 4,06 : y ⇒ 58y = 56x +16y ⇒ 42y = 56x ⇒ x : y = Công thức oxit sắt là: b/ Ta có : : Fe3O4 500ml = 0,5(l ) PTHH 2Fe3O4 + 10H2SO4 đ,n → mol CM = + 10H2O + SO2 (3) mol 0.0175 mol ⇒ Fe2(SO4)3 0,02625 mol 0, 02625 =0,0525 M 0,5 Bài toán : Dùng 1,568 l H2 phản ứng đủ với g hỗn hợp hai oxit thu m gam hai kim loại A B Cho m gam A B vào dung dịch HCl dư tạo 0,896l H2 cịn 0,64g kim loại A hố trị II Cho A phản ứng hết với H 2SO4 đặc nóng thu 0,224l SO2 Các thể tích khí đo đktc a) Tìm m = ? b) Tìm cơng thức hai oxit Giải: a) - A có hố trị II → - B có hố trị n → + Ta có: nH = oxit AO oxit B2On 1,508 = 0,07( mol ) 22,4 Ph¬ng pháp giải số dạng tập xác định công thức hóa học chất dựa vào thành phần định lợng dành cho học sinh giỏi 8-9 - Phản ứng: H2 + AO to A + H2O (1) nH2 + B2On to 2B + nH2O (2) n H 2O = n H Theo (1) (2) : → mH 2O = 0,07 18 = 1,26 (g) → m(A, B) = + 0,14 - 1,26 = 2,88 (g) b) A phản ứng với H2SO4 A + 2H2SO4 → ASO4 + 2H2O + SO2 (3) Theo (3) ta có: nA = nSO = 0,01 (mol) 0,64 MA = 0,01 = 64 Suy → A Cu oxit A CuO Khối lượng B là: n H sinh là: 2,28 - 0,64 = 2,24 (g) 0,896 = 0,04(mol ) 22,4 - Phản ứng B với HCl là: n H2 B + nHCl → BCln + (4) 0,08 (mol ) n Theo (4) : nB = Suy ra: MB = + n = 1: → MB = 28 (loại) + n = 2: → MB = 56 ( B Fe) + n = 3: → MB = 84 ( loại) 22,4.n = 28n 0,08 Vậy B Fe Trong muối clorua Fe có hóa trị II, oxit hố trị khác Do cơng thức oxit là: FexOy Khối lượng FexOy là: (g) - mCuO = t40 - 0,01.80 = 3,2(g) Phản ứng: FexOy + yH2 xFe + yH2O (5) Số mol H2 phản ứng (5) là: 0,07 - 0,01 = 0,06 (mol) 10 Ph¬ng pháp giải số dạng tập xác định công thức hóa học chất dựa vào thành phần định lợng dành cho học sinh giỏi 8-9 0,06 mol y Theo (5): n FexOy = ⇒ 56x + 16 y = 0,06 ⇒ 3,36 x = 2,24y ⇒ x:y = 2:3 3,2 y Công thức oxit sắt là: Fe2O3 c Bài tập vận dụng Bài 1: Một Hyđrat sắt (III) Clorua có khối lượng là:108,2 gam phản ứng với dd NaOH dư thu kết tủa màu đỏ.khối lượng chất rắn sau nung nóng kết tủa đến khô 32 gam Hãy xác định công thức phân tử Hyđrat ĐS : FeCl3.6H2O Bài 2: Hịa tan hồn tồn 3,78 gam kim loại X vào dung dịch HCl thu 4,704 lit Hiđrô (đktc) Xác định kim loại X ĐS : Al IV- Kết Khảo sát chất lượng làm tập xác định cơng thức hóa học chất dựa vào thành phần định lượng chưa áp dụng sáng kiến kinh nghiệm vào giảng dạy sau: Hiểu giải thông thạo Số lượng Tỷ lệ 0% Biết cách giải chưa thành thạo 20% Chưa biết cách giải 28 80% Sau thời gian áp dụng sáng kiến kinh nghiệm vào giảng dạy thấy chất lượng học sinh nâng lên sau: Hiểu giải thông thạo Số lượng Tỷ lệ 16 46% Biết cách giải chưa thành thạo 19 54% Chưa biết cách gii 0% 11 Phơng pháp giải số dạng tập xác định công thức hóa học chất dựa vào thành phần định lợng dành cho học sinh kh¸ giái 8-9 Cụ thể năm học 2008 - 2009 có 2/3 em đạt học sinh giỏi cấp Huyện Phấn đấu năm tới tỷ lệ học sinh giỏi cấp Huyện đạt 100% C – KẾT LUẬN: Qua kết việc áp dụng tài liệu vào giảng dạy thấy muốn đạt kết cao công tác bồi dưỡng học sinh giỏi , trước hết người thầy phải cần mẫn, chịu khó, có phương pháp khoa học việc hướng dẫn ơn tập cho học sinh Về phía học sinh phải nắm vững kiến thức , đam mê với môn biết cách khai thác triệt để kiện đề cho Khi chưa tìm hướng giải cần đặt câu hỏi trước kiện để suy luận, không chán nản Dù cho em sống vùng nông thôn học trường hạn chế sở vật chất Nhưng khám hố học mà trị tìm làm em yêu môn học, yêu quê hương đất nước có nhiều mơ ước cho tương lai, sau em học khối khoa học tự nhiên, chắp cánh cho ước mơ hoài bão để trở thành kĩ sư, bác sĩ người giáo viên đứng bục giảng mong sáng kiến giúp em giải tập hố học lập cơng thức đơn giản khoa học D – NHỮNG KIẾN NGHỊ ĐỀ XUẤT: Để đạt kết cao kỳ thi học sinh giỏi huyện tỉnh, theo tơi: - Các địa phương cần có quan tâm để trường sở tạo lớp mũi nhọn, tập hợp nhiều học sinh khá, thuận lợi cho việc bồi dưỡng chuyên môn - Các nhà trường cần tạo điều kiện đảm bảo phục vụ cho việc vận dụng phương pháp dạy học - Đối với giáo viên cần tham gia tốt lớp bồi dưỡng chuyên đề Thường xuyên trau dồi kiến thức, nâng cao trình độ để đáp ứng yêu cầu ngày cao Luôn lắng nghe tiếp thu học hỏi ý kiến bạn bè, đồng nghiệp đạo chuyên môn để vận dụng cách hợp lý Trên suy nghĩ kinh nghiệm thân Mỗi dạng đưa vài ví dụ để minh họa cho cách giải Rất mong góp ý bổ sung đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn! 12 Phơng pháp giải số dạng tập xác định công thức hóa học chất dựa vào thành phần định lợng dành cho học sinh giỏi 8-9 13