Một số kinh nghiệm giúp học sinh lớp 12 giải nhanh bài toán trắc nghiệm hóa học dạng đồ thị

1 Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài Trong năm gần đề thi THPT Quốc Gia có nhiều đổi cấu trúc đề thi là: - Tăng số lượng câu dễ - Tăng độ khó câu hỏi khung điểm 9- 10 - Sử dụng câu hỏi tập đặc trưng cho môn Hóa học: Câu hỏi sử dụng hình ảnh, thí nghiệm, đặc biệt toán trắc nghiệm dạng đồ thị Trong toán trắc nghiệm dạng đồ thị thấy sách giáo khoa sách tham khảo đề cập chưa nhiều, tài liệu hướng dẫn giải tập phương pháp ít, học sinh thực gặp khó khăn, thường lúng túng gặp dạng toán Với hình thức thi trắc nghiệm nay, việc giải nhanh toán Hóa học yêu cầu hàng đầu người học Phương pháp giải nhanh toán giúp học sinh tiết kiệm thời gian, rèn luyện tư lực phát vấn đề Vì lí để giúp em có kỹ năng, kỹ sảo gặp toán trắc nghiệm dạng đồ thị trước bước vào kì thi THPT Quốc Gia lựa chọn đề tài sáng kiến kinh nghiệm “ Một số kinh nghiệm giúp học sinh lớp 12 giải nhanh toán trắc nghiệm Hóa học dạng đồ thị” 1.2 Mục đích nghiên cứu - Cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức bản, đầy đủ, rõ ràng tập sử dụng đồ thị dựa kiến thức sách giáo khoa tài liệu tham khảo - Phân loại tập theo dạng tập thích hợp phương pháp giải - Học sinh chủ động để giải tốt tập thuộc dạng - Những kiến thức đưa phải xác, có chọn lọc để phù hợp với khả tiếp thu học sinh, đảm bảo tính vừa sức tính sáng tạo học sinh 1.3 Đối tượng nghiên cứu Học sinh lớp 12 nói chung học sinh lớp 12 thi khối A, B, B1 nói riêng Đối tượng lớn em học sinh tiếp thu kiến thức cách thấu đáo, cặn kẽ có chiều sâu, có sở để phát huy áp dụng cách nhanh nhẹn việc tìm tòi kiến thức 1.4 Phương pháp nghiên cứu Đã sử dụng phương pháp để hoàn thiện sáng kiến kinh nghiệm cụ thể là: - Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu sách giáo khoa, sách tập Hóa học 11, Hóa học 12 mạng internet, đề thi đại học, cao đẳng năm, đề thi học sinh giỏi lớp 12 số tỉnh, đề thi thử THPT Quốc Gia số trường nước - Phương pháp điều tra thực tiễn: Dự giờ, quan sát việc dạy học phần tập loại - Phương pháp thực nghiệm sư phạm - Phương pháp thống kê Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Về Hóa học: Chúng ta thường gặp toán cho CO 2, SO2 tác dụng với dung dịch NaOH, Ca(OH)2 hay Ba(OH)2 thu muối, kết tủa cho dung dịch NaOH, KOH tác dụng với dung dịch AlCl hay ZnSO4 thu kết tủa, muối dạng toán khó có nhiều trường hợp xảy toán Ví dụ: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + H2O - Nếu CO2 dư kết tủa bị hòa tan: CO2 + CaCO3 +H2O → Ca(HCO3)2 CO2 + BaCO3 +H2O → Ba(HCO3)2 Về Toán học: + Trục tung Oy gắn với giá trị kết tủa + Trục hoành Ox gắn với giá trị CO2, OH- H+ Ví dụ: nCaCO3 a nCO2 a 2a 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Trong trình giảng dạy thấy học sinh thường mắc khó khăn sau: - Học sinh khai thác thông tin từ đồ thị - Học sinh lúng túng việc chọn phương pháp giải chọn phương pháp giải tối ưu để hoàn thành xuất sắc thi 2.3 Các dạng toán thường gặp Dạng 1: CO2 phản ứng với dung dịch Ca(OH)2 Ba(OH)2 Thiết lập hình dáng đồ thị Khi sục CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 Ba(OH)2 xảy phản ứng sau: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + H2O - Nếu CO2 dư kết tủa bị hòa tan: CO2 + CaCO3 +H2O → Ca(HCO3)2 CO2 + BaCO3 +H2O → Ba(HCO3)2 + Biểu diễn đồ thị sau: nCaCO3 a nCO2 a 2a Phương pháp Quan sát đồ thị cho ta thấy: + Nếu nCaCO max = a mol nCO = a mol + Nếu < n CaCO < a nCO = x mol = n ↓ mol nCO max = y mol = ( 2a - n↓) mol Bài tập minh họa Câu 1: Hấp thụ hết V lít CO2 đktc vào lít dung dịch Ca(OH) 0,05M thu 15 gam kết tủa Giá trị V là: A 3,36 lít 5,6 lit B 3,36 lít C 4,48 lít D 4,48 lit 5,6 lít Giải: nCa(OH) = 0,2 mol = a mol; nCaCO = 0,15 mol ta biểu diễn đồ thị sau: nCaCO3 0,2 0,15 nCO2 x 0,2 y 0,4 Dựa vào đồ thị ta có nCO = x mol = n ↓ = 0,15 mol nCO max = y mol = 2a - n↓ = 2.0,2 -0,15 = 0,25 mol Vậy VCO = 3,36 lít VCO = 5,6 lít Chọn đáp án A Câu 2: Hấp thụ hoàn toàn 26,88 lít CO (đktc) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2 a mol/l thu 157,6 gam kết tủa Giá trị a là: A 0,6 mol/l B 0,3 mol/l C 0,4 mol/l D 0,5 mol/l Giải: nCO = 1,2 mol; nBaCO = 0,8 mol; nBa(OH) = 2,5a mol Ta biểu diễn đồ thị sau: nBaCO3 2,5a 0,8 nCO2 0,8 2,5a 1,2 5a Theo đồ thị ta có: 2,5a – 0,8 = 1,2 – 2,5a ⇒ a = 0,4 Chọn đáp án C Bài tập tự giải dạng Câu 1: Sục từ từ đến dư CO vào cốc đựng dung dịch Ca(OH) Kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị Khi lượng CO sục vào dung dịch 0,85 mol lượng kết tủa xuất m gam Giá trị m là: A 40 gam B 55 gam C 45 gam D 35 gam nCaCO3 a nCO2 0,3 1,0 Câu 2: Trong bình kín chứa 0,2 mol Ba(OH)2 Sục vào bình lượng CO2 có giá trị biến thiên khoảng từ 0,05 mol đến 0,24 mol thu m gam kết tủa Giá trị m biến thiên khoảng sau đây? A đến 39,4 gam B đến 9,85 gam C 9,85 đến 39,4 gam D 9,85 đến 31,52 gam Dạng 2: CO2 phản ứng với dung dịch hỗn hợp gồm NaOH, Ca(OH)2 Thiết lập dáng đồ thị + Khi sục từ từ CO2 vào dung dịch chứa x mol NaOH y mol Ca(OH)2 xảy phản ứng dạng ion thu gọn: CO2 + 2OH- → CO32- + H2O CO32- + CO2 + H2O → 2HCO3Ca2+ + CO32- → CaCO3↓ 2− − + Ta thấy: nOH = (x + 2y) mol ⇒ nCO max = (0,5x + y) mol 2+ + Mặt khác: nCa = y (mol) Suy ra: nCaCO max = y (mol) Đồ thị pư là: nCaCO3 nCaCO3 y+0,5x ⇒ y nCO2 y y+0,5x y+x x+2y B A y C y nCO2 D E y+x x+2y Phương pháp giải Quan sát đồ thị cho ta thấy: - Nếu nCaCO max = y (mol) nCO = y mol nCO = (y + x ) mol - Nếu < nCaCO < y nCO = n ↓ mol nCO = (x + 2y - n ↓ ) mol − - Nếu kết tủa bị hòa tan hoàn toàn nOH = (x + 2y) mol Bài tập minh họa Câu 1: Khi sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch có chứa 0,1 mol NaOH; x mol KOH y mol Ba(OH)2 kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau: nBaCO3 0,6 0,2 nCO2 z 1,6 Giá trị x, y, z là: A 0,6; 0,4 1,5 B 0,3; 0,6 1,4 C 0,3; 0,3 1,2 D 0,2; 0,6 1,25 [3] Giải: nCaCO max = 0,6 mol ⇒ y = 0,6 − nOH = (0,1 + x + 2y) = 1,6 ⇒ x = 0,3 mol Từ đồ thị ⇒ 1,6 – z = 0,2 ⇒ z = 1,4 mol Chọn đáp án B Câu 2: Sục khí CO2 vào V lít dung dịch hỗn hợp NaOH 0,2M Ba(OH) 0,1M Đồ thị biểu diễn khối lượng kết tủa theo số mol CO2 sau m kết tủa 0,03 0,13 nCO2 Giá trị V là: A 300 B.250 C.400 D.150 [2] Giải: − Từ đồ thị ta có: nOH = 0,03 + 0,13 = 0,16 mol = 0,4V ⇒ V= 0,4 lít = 400 ml Chọn đáp án C Bài tập tự giải dạng Câu 1: Cho x mol CO2 vào dung dịch chứa a mol Ba(OH)2 b mol NaOH sinh c mol kết tủa Kết ta đồ thị sau n↓ 0,05 a a+0,25 0,4 nCO2 Giá trị a : A 0,1 B 0,15 C 0,2 D 0,25 [4] Câu 2: Cho m gam hỗn hợp Na Ca vào lượng nước dư thu dung dịch X V lít khí (đktc) Sục từ từ khí CO vào dung dịch X kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau : n↓ 0,1 nCO2 0,05 0,1 0,05 0,35 0,4 Giá trị V là: A 3,36 B 4,48 C 2,24 D.5,6 [5] Câu 3: Sục từ từ khí CO2 đến dư vào dung dịch gồm a mol NaOH b mol Ca(OH)2 Sự phụ thuộc số mol kết tủa CaCO3 vào số mol biểu diễn theo đồ thị sau: 0,25 Số mol CaCO3 0,7 Số mol CO2 Tỉ lệ a : b tương ứng là: A : B : C : D : [6] Dạng 3: Dung dịch kiềm OH phản ứng với dung dịch Al3+ Thiết lập dáng đồ thị TH1: Cho từ từ dung dịch OH- vào dung dịch chứa a mol Al3+ Ta có phản ứng dạng ion thu gọn: Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 Nếu OH- dư thì: Al(OH)3 + OH- → Al(OH)4Đồ thị biểu diễn hai phản ứng sau: sè mol Al(OH)3 M A(a) sè mol OH- O (0) B(3a) C(4a) TH2 : Cho từ từ dung dịch OH - vào dung dịch chứa x mol H + a mol Al3+ Ta có phản ứng dạng ion thu gọn: H+ + OH- → H2O Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 Al(OH)3 + OH- → Al(OH)4Đồ thị biểu diễn sau : sè mol Al(OH)3 a sè mol OH- 3a+x x 4a+x Phương pháp giải TH1: Cho từ từ dung dịch OH- vào dung dịch chứa a mol Al3+ − + Quan sát đồ thị ta có kết tủa cực đại nAl(OH) = a mol nOH = 3a mol − − + Nếu < nAl(OH) < a nOH = 3n ↓ mol nOH = (4a - n ↓ ) mol TH2 : Cho từ từ dung dịch OH - vào dung dịch chứa x mol H+ a mol Al3+ − + Nếu kết tủa cực đại nAl(OH) = a mol nOH = ( x + 3a ) mol − + Nếu < nAl(OH) < a nOH = (x + 3n ↓ ) mol − nOH = (x + 4a - n ↓ ) mol Bài tập minh họa Câu 1: Dung dịch X gồm Al2(SO4)3 0,75M H2SO4 0,75M Cho V1 ml dung dịch KOH 1M vào 100 ml dung dịch X, thu 3,9 gam kết tủa Mặt khác, cho V2 ml dung dịch KOH 1M vào 100 ml dung dịch X thu 3,9 gam kết tủa Biết phản ứng xảy hoàn toàn Tỉ lệ V2: V1 là: A : B 25 : C 13 : D : [7] Giải: Thiết lập đồ thị n Al (OH )3 0,05 0,15 nOH − 3+ Ta có n H = x = 0,15 mol, nAl = a = 0,15 mol − Nên nOH = x + 3n ↓ = 0,15 + 0,15 = 0,001.V1 ⇒ V1 = 300 ml − nOH = 4a + x - n ↓ = 4.0,15 + 0,15 – 0,05 = 0,001.V2 ⇒ V2 = 700 ml Vậy V2 : V1 = 7: Chọn đáp án D + Câu 2: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol HCl b mol AlCl3, kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau: sè mol Al(OH)3 0,4 sè mol OH- 0,8 2,8 2,0 Tỉ lệ a:b là: A : B : C : D : [2] Giải: − Từ đồ thị ta có: a = 0,8 mol, nOH = a + 4b = 2,8 + 0,4 ⇒ b = 0,6 mol Vậy a : b = : Chọn đáp án A Bài tập tự giải dạng Câu 1: Rót từ từ dung dịch Ba(OH)2 0,2 M vào 150 ml dung dịch AlCl 0,04M thấy lượng kết tủa phụ thuộc vào số ml dung dịch Ba(OH) theo đồ thị Giá trị a b tương ứng là: A 45 60 B 45 90 C 90 120 D 60 90 Số mol Al (OH ) 0,006 V (ml) Ba (OH ) a b Câu 2: Cho từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch X gồm Al(NO 3)3, HNO3 HCl Kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị sau: n↓ 0,15 y 0,06 0,144a 0,224a nOH − Giá trị a gần với giá trị sau đây? A 2,8 B 2,3 C 2,0 D 2,6 [8] Câu 3: Cho 100 ml dung dịch AlCl3 1M phản ứng với dung dịch NaOH 0,5M nhận thấy số mol kết tủa phụ thuộc vào thể tích dung dịch NaOH theo đồ thị sau Giá trị b là: A 360 ml B 340 ml C 350 ml D 320 ml sè mol Al(OH)3 V (ml) NaOH 680 b Dạng 4: Dung dịch kiềm (OH-) phản ứng với dung dịch Zn2+ Thiết lập dáng đồ thị TH1: Cho từ từ dung dịch chứa OH- vào dung dịch chứa a mol Zn2+ Ta có pư xảy dạng ion thu gọn: Zn2+ + 2OH- → Zn(OH)2 Zn(OH)2 + 2OH- → Zn(OH)42+ Đồ thị biểu diễn hai pư sau: sè mol Zn(OH)2 a sè mol OH- 2a 4a TH2: Cho từ từ dung dịch chứa OH- vào dung dịch chứa x mol H+ a mol Zn2+ Ta có pư xảy dạng ion thu gọn: H+ + OH- → H2O Zn2+ + 2OH- → Zn(OH)2↓ Zn(OH)2 + 2OH- → Zn(OH)42+ Đồ thị biểu diễn ba phản ứng sau: sè mol Zn(OH)2 a sè mol OH- x 2a+x 4a+x Phương pháp TH1: Cho từ từ dung dịch OH- vào dung dịch chứa a mol Zn2+ − + Quan sát đồ thị ta có kết tủa cực đại nZn(OH) = a mol nOH = 2a mol − − + Nếu < nZn(OH) < a nOH = 2n ↓ mol nOH = (4a - 2n ↓ ) mol TH2 : Cho từ từ dung dịch OH - vào dung dịch chứa x mol H+ a mol Zn2+ − + Nếu kết tủa cực đại nZn(OH) = a mol nOH = (x + 2a) mol − + Nếu < nZn(OH) < a nOH = ( x + 2n ↓ ) mol − nOH = ( x + 4a - 2n ↓ ) mol Bài tập minh họa Câu 1: Hòa tan hết m gam ZnSO4 vào nước dung dịch X Cho 110 ml dung dịch KOH 2M vào X, thu a gam kết tủa Mặt khác, cho 140 ml dung dịch KOH 2M vào X thu a gam kết tủa Giá trị m là: A 20,125 B 22,540 C 12,375 D 17,710 [2] Giải : 2+ Ta đặt nZn = x mol, nZn(OH) = y mol Thiết lập đồ thị ta có : n Zn (OH ) x y 0,22 0,28 nOH − Theo đồ thị ta có : nOH = 0,22 = 2y ⇒ y = 0,11 mol nOH = 0,28 = 4x -2y ⇒ x = 0,125 mol Vậy m = 20,125 g Chọn đáp án A Câu 2: Cho từ từ dung dịch chứa x mol NaOH vào 300 ml dung dịch ZnSO4 1,5M thu 19,8 gam kết tủa Giá trị x là: A 0,4 mol 1,4 mol B 0,4 mol 1,2 mol C 0,4 mol 1,6 mol D 0,5 mol 1,4 mol Giải: 2+ + Ta có: nZn = 0,45 mol ⇒ nZn(OH) max = 0,45 mol − − + nZn(OH) = 0,2 mol + Đồ thị toán: sè mol Zn(OH)2 0,45 0,2 sè mol OH- a 0,9 b 1,8 + Từ đồ thị ⇒ a = 2n ↓ = 0,2.2 = 0,4 mol 2+ b = 4nZn - 2n ↓ = 4.0,45 – 2.0,2= 1,4 mol Vậy x = 0,4 mol x = 1,4 mol Chọn đáp án A Câu 3: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch gồm a mol HCl b mol ZnSO4 Kết thí nghiệm biểu diễn sơ đồ sau: 10 sè mol Zn(OH)2 sè mol OH0 0,4 1,0 3,0 Tỉ lệ a:b là: A : B : C : Giải + Từ đồ thị ⇒ a = 0,4 mol, nZn(OH) max = b mol + Ta có đồ thị: D : sè mol Zn(OH)2 b x sè mol OH0,4 1,0 0,4+ 2b 3,0 0,4+ 4b + Từ đồ thị ⇒ 2x = – 0,4 ⇒ x = 0,3 mol + Ta có: 1,0 – 0,4 = 0,4 + 4b – 3,0 ⇒ b = 0,8 mol ⇒ a : b = : Chọn đáp án C Bài tập tự giải dạng Câu 1: Nhỏ từ từ đến dư KOH vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol HCl x mol ZnSO4 ta quan sát tượng theo đồ thị hình Giá trị x là: sè mol Zn(OH)2 x sè mol OH0 0,25 0,45 2,45 A 0,4 B 0,6 C 0,7 D 0,65 Câu 2: Nhỏ từ từ đến dư NaOH vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol HCl b mol ZnSO4, kết thí nghiêm biểu diễn theo đồ thị hình Tổng a+b là: sè mol Zn(OH)2 0,4 sè mol OH0,6 1,4 2,2 A 1,4 B 1,6 C 1,2 D 1,3 Câu 3: Nhỏ từ từ đến dư KOH vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol HCl b mol ZnCl2, kết thí nghiệm biểu diễn theo đồ thị hình 11 sè mol Zn(OH)2 b 0,5b sè mol OH0,4 1,6 Tỉ lệ a:b là: A : B : C : D : Câu 4: Hòa tan hết m gam ZnSO4 vào nước dung dịch X Cho 110 ml dung dịch KOH 2M vào X thu 3a gam kết tủa Mặt khác, cho 140 ml dung dịch KOH 2M vào X thu 2a gam kết tủa Giá trị m là: A 17,71 B 16,10 C 32,20 D 24,15 [2] + Dạng 5: Dung dịch H phản ứng với dung dịch AlO2 Thiết lập dáng đồ thị TH1: Khi cho từ từ dung dịch H+ vào dung dịch chứa a mol AlO2- Ta có phản ứng xảy dạng ion thu gọn: H+ + AlO2- + H2O → Al(OH)3 Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O Đồ thị biểu diễn hai phản ứng trên: sè mol Al(OH)3 M A(a) sè mol H+ O(0) B(a) C(4a) TH2: Khi cho từ từ dung dịch H + vào dung dịch chứa x mol OH - a mol AlO2- Ta có phản ứng xảy dạng ion thu gọn: H+ + OH- → H2O H+ + AlO2- + H2O → Al(OH)3 Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O Đồ thị biểu diễn ba phản ứng trên: n Al (OH )3 a x a+x 4a + x nH + Phương pháp TH1: Khi cho từ từ dung dịch H+ vào dung dịch chứa a mol AlO2- + Kết tủa cực đại nAl(OH) = a mol, n H = a mol + 12 + Nếu