Một số câu hỏi và bài tập phần dung dịch sự điện li dùng bồi dưỡng học sinh giỏi ở bậc THPT

I M U I.1 Lớ DO CHN TI Trong s nghip i mi ton din ca t nc, i mi nn giỏo dc l mt nhng trng tõm ca s phỏt trin Mc tiờu ca giỏo dc nhm nõng cao dõn trớ, o to nhõn lc, bi dng nhõn ti Cụng cuc i mi ny ũi hi nh trng phi to nhng ngi t ch, nng ng v sỏng to Ngi giỏo viờn nh trng gi mt v trớ v vai trũ rt quan trng, h khụng nhng truyn th kin thc ca chng trỡnh quy nh m cũn phi hỡnh thnh hc sinh ca mỡnh mt phng phỏp hc c lp v sỏng to Vỡ vy, quỏ trỡnh ging dy trng ph thụng nhim v phỏt trin t cho hc sinh l nhim v rt quan trng, ũi hi tin hnh ng b cỏc mụn, ú Húa hc l mụn khoa hc thc nghim cp n nhiu ca khoa hc, s gỳp phn rốn luyn t cho hc sinh mi gúc c bit l qua phn bi húa hc Bi húa hc khụng nhng cú tỏc dng rốn luyn k nng dng, o sõu v m rng kin thc ú hc mt cỏch sinh ng, phong phỳ m cũn thụng qua ú ụn tp, rốn luyn mt s k nng cn thit v húa hc, rốn luyn tớnh tớch cc, t lc, trớ thụng minh sỏng to cho hc sinh, giỳp hc sinh hng thỳ hc Qua bi húa hc giỏo viờn kim tra, ỏnh giỏ vic nm vng kin thc v k nng húa hc ca hc sinh Do ú, vic s dng h thng cỏc cõu hi v bi núi chung, h thng cỏc cõu hi v bi phn Dung dch- s in li núi riờng cú tỏc dng giỳp hc sinh hiu sõu hn kin thc c bn, l nn tng xuyờn sut chng trỡnh húa hc THPT, nú cũn l bc m cho phn húa hc sau ny cỏc trng i hc v Trung hc chuyờn nghip H thng cỏc cõu hi v bi phn Dung dch- s in li l mt nhng phng tin c bn nht giỏo viờn dy tt v hc sinh hc tt, giỏo viờn bi dng hc sinh khỏ, gii d thi hc sinh gii cp Tnh v cp Quc gia T nhng lý trờn, tụi chn nghiờn cu: Mt s cõu hi v bi phn Dung dch-s in li dựng bi dng hc sinh gii bc THPT I.2 MC CH NGHIấN CU Xõy dng cỏc dng bi c bn, nõng cao phn Dung dch- s in li bi dng hc sinh gii Hoỏ hc bc THPT I.3 I TNG NGHIấN CU Nghiờn cu c s lý lun, thc tin ca ti Xỏc nh ni dung c bn ca chng in li dung dch sỏch giỏo khúa lp 11 nõng cao v ti liu chuyờn húa Su tm v biờn son cỏc cõu hi v bi phn Dung dch- s in li dựng bi dng hc sinh gii bc THPT Thc nghim s phm: Nhm kim tra v ỏnh giỏ hiu qu h thng cõu hi v bi ó xõy dng I.4 PHNG PHP NGHIấN CU Nghiờn cu lớ lun v bi húa hc lm c s cho vic xõy dng h thng bi Nghiờn cu thc tin - Tỡm hiu thc tin ging dy v bi dng hc sinh khỏ, gii trng nhm phỏt hin nghiờn cu - Tỡm hiu thc tin v h thng cõu hi v bi Dung dch s in li ó dựng bi dng hc sinh gii THPT Thc nghim s phm: Nhm ỏnh giỏ cht lng cõu hi v bi tụi su tm v biờn son ỏp dng vo thc t ging dy, bi dng hc sinh khỏ, gii d thi hc sinh gii cp Tnh v cp Quc gia II NI DUNG II C S L LUN II.1.1 Bi dng hc sinh gii húa hc bc trung hc ph thụng Bi dng hc sinh gii l phỏt hin, o to nhõn ti cho t nc [1] Trong cụng cuc ci cỏch giỏo dc hin nay, vic phỏt hin v o to nhng hc sinh gii to phỏt trin nhõn ti cho t nc l mt nhng nhim v quan trng bc THPT Vỡ th ngi giỏo viờn b mụn cn cú nhim v phỏt hin, bi dng hc sinh gii b mụn II.1.2 Mt s bin phỏp c bn bi dng hc sinh gii Húa hc [2] - Hỡnh thnh cho hc sinh mt kin thc c bn, vng vng, sõu sc ú l lý thuyt ch o, l cỏc nh lut c bn, l cỏc quy lut c bn ca b mụn H thng kin thc phi phự hp vi logic khoa hc, logic nhn thc ỏp ng s ũi hi phỏt trin nhn thc mt cỏch hp lý - Rốn luyn cho hc sinh dng cỏc lý thuyt ch o, cỏc nh lut, quy lut c bn ca mụn hc mt cỏch linh hot, sỏng to trờn c s bn cht húa hc ca s vt, hin tng - Rốn luyn cho hc sinh da trờn bn cht húa hc, kt hp vi kin thc cỏc mụn hc khỏc chn hng gii quyt mt cỏch logic v gn gng - Rốn luyn cho hc sinh bit phỏn oỏn (Quy np, din dch) mt cỏch c ỏo, sỏng to giỳp cho hc sinh hon thnh bi lm nhanh hn, ngn gn hn - Hun luyn cho hc sinh bit t c v cú k nng c sỏch, ti liu - Ngi giỏo viờn b mụn phi thng xuyờn su tm tớch lu ti liu b mụn, cp nht húa ti liu hng dn hc sinh t hc, t nghiờn cu v xem ú l bin phỏp khụng th thiu c vic bi dng hc sinh gii II.1.3 Tm quan trng ca phn Dung dch s in li vic bi dng HSG Hoỏ hc THPT - Trong chng trỡnh hoỏ hc ph thụng, phn ln cỏc ni dung kin thc hoỏ hc lý thuyt hay thc nghim u ớt nhiu cú liờn quan n cỏc phn ng dung dch in li - Trong cỏc thi HSG t cp tnh n cp quc gia, quc t, dự l bi dng lý thuyt hay tớnh toỏn thỡ cỏc dng bi v Dung dch s in li luụn chim mt t l cao v khú Nh vy, bi phn Dung dch s in li gi mt vai trũ rt quan trng i vi vic hc hoỏ hc bc ph thụng núi chung v c bit l i vi cụng tỏc bi dng HSG mụn Hoỏ hc cỏc trng THPT II.2 H thng cỏc cõu hi v bi phn Dung dch s in li vic bi dng HSG Hoỏ hc THPT II.2.1 C s lớ thyt [4, tr 225] * V mt kin thc: Giỳp hc sinh nm vng cỏc kin thc sau - Dung dch: + Cỏc loi nng dung dch (dung dch) + Tớch s tan T, tan ca cht ớt tan, iu kin to kt ta + Nhit sụi, nhit ụng c ca dung dch nh lut Raun p sut thm thu nh lut Van Hụp - S in li: + nh ngha cht in li (mnh, yu, khụng in li) + S in li, in li , hng s in li K + Liờn h gia K v , h s Van Hụp i, tớch s ion ca H2O + nh ngha axit baz, hng s axit Ka, hng s baz Kb + S thy phõn ca mui, phn ng trao i ion dung dch + Phc cht (nh ngha, hng s bn ca phc cht) * V mt k nng: Giỳp cho hc sinh cú c k nng sau: - Cỏc cỏch biu th cỏc loi nng dung dch - T tớch s tan T tớnh tan S ca cht v ngc li - Nm c iu kin cỏc ion to kt ta, tớnh lng kt ta - Tớnh toỏn cỏc bi liờn quan n in li , hng s in li K v quan h gia chỳng Tớnh hng s axit Ka, baz Kb - Cỏch vit phng trỡnh phn ng dng phõn t v ion II.2.2 Mt s dng bi dng Trong khuụn kh cho phộp ca ti, di õy tụi ch phõn tớch cỏc Vớ d in hỡnh II.2.2.1 Dng in li v cỏc yu t nh hng n in li Vớ d 1: [6, Olympic 30 môn Hóa học 11 lần thứ IX, (X), 2003 (2004)] Vit biu thc in li ca CH3COOH cỏc dung dch: a) CH3COOH C1M b) CH3COOH C1M v CH3COONa C2M (C2 CH3COONa (do cú ion chung CH3COO-) Vớ d 2: [7, HSG H ni 2011-2015] Dung dch NH3 cú in li bng 0,4% a) Tớnh pH ca dung dch trờn b) pH ca dung dch thay i nh th no nu: - Thờm mt lng mui NH4Cl vo dung dch - Thờm mt lng HCl vo dung dch - Thờm mt lng NaOH vo dung dch c) in li ca dung dch NH3 thay i nh th no : - Pha loóng dung dch - Thờm mt lng NH4NO3 vo dung dch - Thờm mt lng KOH vo dung dch - Thờm mt lng HNO3 vo dung dch * Mc ớch ca bi: Giỳp hc sinh cú k nng tng hp: tớnh pH, xột cỏc yu t nh hng n pH v in li ca dung dch, tớnh th tớch dung dch * Hng dn gii: = 0,4% a) Cõn bng ch yu: NH3 + H2O NH4+ + OH- (1) [OH-] = C = 0,004 pOH = 2,38 hay pH = 11,6 b) S thay i pH - Thờm NH4Cl: Cõn bng (1) chuyn dch theo chiu nghch, [OH-] gim nờn pH gim - Thờm HCl: pH gim - Thờm NaOH: pH tng c) Da vo cõn bng (1): - Khi pha loóng dung dch thỡ in li tng - Thờm mt lng nh NH4NO3 thỡ in li gim - Thờm mt lng KOH thỡ in li gim - Thờm mt lng HNO3 thỡ in li tng Vớ d 3: [5, 98 99] Dung dch CH3COOH 0,1 mol/l cú in li = 1,32% Pha loóng dung dch ln thỡ in li ca dung dch mi l bao nhiờu? T kt qu ú cho nhn xột v s chuyn dch cõn bng pha loóng dung dch cht in li yu * Mc ớch ca : Vn dng kin thc tớnh hng s cõn bng v in li , pha loóng dung dch bao nhiờu ln thỡ nng gim by nhiờu ln (hay in li tng) * Hng dn gii: Ta cú: CH3COOH Cõn bng: C - C K= H+ + CH3COOC C K 2C = 1,76.10 * Khi pha loóng dung dch ln thỡ nng ca dung dch gim ln CH3COOH H+ + CH3COOC = 0,025 mol/l M K 2C hay = K 1,76.10 = = 2,7% C 0,025 Nhn xột: Khi pha loóng, nng cỏc cu t u gim, cõn bng chuyn dch v phớa to thnh nhiu cu t hn, tc l in li tng lờn II.2.2.2 Dng t tớch s tan T tớnh tan S ca cht v ngc li Vớ d 1: Lp 11 chuyờn [5, 2002 2003] Tớnh % lng AgCl b mt i 0,451 gam hp cht ny bng: 200 ml nc ct 150 ml dung dch NH4Cl 1M ri bng 50 ml nc ct Cho TAgCl=10-9,75 * Mc ớch ca : Giỳp hc sinhcng c phn: tớch s tan, tan liờn quan ca mt cht nc v dung dch (cú cht tan khỏc) K nng tớnh lng cht theo tan, % lng cht tan b mt i * Hng dn gii: AgCl Ag+ + ClS S S M T = S2 S = T = 1,33.10 mol/l m AgCl = S VH 2O M 1000 = 1,33.10 5.200.143,5 = 38,1.10 g 1000 Vy % AgCl hao ht: 38,1.10 100 = 0,085% 0,451 NH4Cl = NH4+ + Cl0,1 0,1 0,1 AgCl = Ag+ + ClS S S + 0,1 M T = S(S + 0,1) 0,1S (coi S > [Ag+] Do ú: S = [Cl-] [Ag(NH3)2+] a) Tớnh K theo biu thc: [Ag ( NH )+2 ] K = [ Ag ].[ NH ] + Trong ú: [ Ag ] = T[Cl ] = T [ Ag ( NH ) ] + AgCl AgCl + [ NH ] = 20S [ Ag ( NH ) +2 ] 18[ Ag ( NH ) +2 ] Vy [ Ag ( NH ) ] K= 1,56.10 18 [ Ag ( NH ) ] + 10 + = 2.10 b) Trong dung dch NH3 2M tan ca AgCl s l 0,1M + [ Ag ( NH ) ] = 0,1M hay 14,35 g.l-1 18 Vớ d 3: [8, Olympic 30-4 môn Hóa học 11 lần thứ XVII, (XVIII),2011 (2012)] Tớch s tan ca BaSO4 bng 10-10 a) Tớnh tan ca BaSO4 nc nguyờn cht v dung dch H2SO4 0,1M b) Kt lun gỡ v nh hng ca ion chung ti tan * Mc ớch ca bi: Yờu cu hc sinh tớnh tan ca cht trng hp c th t ú kt lun v nh hng ca ion chung ti tan * Hng dn gii: a) Gi S1 l tan ca BaSO4 nc nguyờn cht Ta cú: [ Ba ] = [ SO ] = S 2+ M T = S12 S1 = 10 10 = 10 M + Gi S2 l tan ca BaSO4 dung dch H2SO4 0,1M Ta cú: [Ba2+] = S2, [ SO42 ] = S + 0,1 M T = S2(S2 + 0,1) = 10-10 gi thit S2 TCuS = 8.10-37 Vy MnS tn ti dung dch, CuS c tỏch (dng kt ta) Hu ht ion Cu2+ ó kt ta b) + Thờm 4.10-4 mol H+ vo dung dch B thỡ [H+] ca dung dch sau l: 4.10-4 + 0,003 = 0,0034 M 1,2.10 T (*) tớnh c [ S ] = 20 [ ] [ ] 0,1 TCuS 8.10 37 16 2+ = 10 Cu = = = 8.10 21 ú 2 16 S 10 ( 0,0034) + Vy dung dch cũn 8.10-21 mol ion Cu2+ chim t l: 8.10 21 ì100 = 4.10 % 2.10 II.2.2.4 Dng hng s mi quan h cỏc hng s Vớ d 1: [4, tr 280] Theo Bronstet, NH4+ c xem l axit vi hng s axit K a, cũn NH3 l baz vi hng s baz Kb Hóy lp biu thc liờn h gia K a v Kb (Da vo tớch s ion ca nc) * Mc ớch ca :Yờu cu hc sinh dng lý thuyt axit baz, tớnh hng s axit baz: Ka, Kb; vit phng trỡnh cho nhn H+ * Hng dn gii: + Ta cú: NH4+ l axit: NH4+ + H2O NH3 + H3O+ [ H O ][ NH ] [ NH ] + vi Ka = v NH3 l baz: 3 + NH4+ + OH- NH3 + H2O [ NH ][OH ] = + vi Kb [ NH ] + Tớch Ka Kb; Ka.Kb = [H3O+][OH-] = K H O Vớ d 2: [4, tr 288] Tớnh cõn bng dd HCN 0,0010M cho cõn bng : HCN H + + CN K a = 109,35 12 * Mc ớch ca bi: Yờu cu hc sinh da v hng s axit K a tớnh c cỏc giỏ tr nng ti thi im cõn bng * Hng dn gii Bi vỡ Ka=10-9,35 l rt nờn s phõn li ca HCN xy khụng ỏng k ta cú: HCN H + + CN K a = 109,35 C 0,010 C x x x => 0,010 x x x x2 = 109,35 Vi x