Xây dựng phương pháp giải một số dạng bài toán đồ thị hay và khó để đạt điểm 9 10 trong bài thi THPT quốc gia nhằm nâng cao hiệu quả dạy học môn hóa học

Trong quá trình giảng dạy tôi nhận thấy các em học sinh gặp rất nhiều khókhăn trong việc giải quyết các bài tập có hình vẽ đồ thị có liên quan đến các dạngbài toán: "Dẫn từ từ BaOH2 vào

là các em vẫn tiến hành giải bài tập hóa học theo cách truyền thống, việc này làmmất rất nhiều thời gian, do đó không đạt hiệu quả cao trong việc giải bài tập trắcnghiệm Vì vậy việc xây dựng “các phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệmhóa học” là một việc rất cần thiết để giúp các em học sinh đạt kết quả cao trongcác kì thi

Trong quá trình giảng dạy tôi nhận thấy các em học sinh gặp rất nhiều khókhăn trong việc giải quyết các bài tập có hình vẽ đồ thị có liên quan đến các dạngbài toán: "Dẫn từ từ Ba(OH)2 vào dung dịch muối Al2(SO4)3 ,dẫn từ từ Ba(OH)2

vào dung dịch hỗn hợp chứa Al3+ và 2

4

SO  ; dẫn từ từ dd hỗn hợp NaOH vàBa(OH)2 vào dung dịch chứa muối nhôm sunfat, biện luận lượng kết tủa thuđược, dẫn từ từ CO2 vào dung dịch hỗn hợp NaAlO2 và Ca(OH)2" …Thực sự đây

là những dạng bài tập hay lạ và khó Đặc biệt trong các đề thi THPTQG năm

2016, đề minh họa kì thi THPTQG năm 2017, các đề thi thử THPTQG của các sởgiáo dục các năm gần đây những dạng bài tập có nội dung hình vẽ, đồ thị đã đượcđưa vào trong nội dung đề thi đặc biệt có những bài thuộc mức độ điểm 9,10 nhưcác dạng trên Là một giáo viên khi hướng dẫn cho học sinh sử dụng các phươngpháp truyền thống để giải những bài tập dạng này mất rất nhiều thời gian vì họcsinh rất dễ nhầm lẫn thứ tự của các phản ứng xảy ra dẫn đến việc lựa chọn sai đápán

Phương pháp đồ thị là một phương pháp đã được sử dụng và được viết khánhiều trong các tài liệu tuy nhiên chỉ dừng lại ở các bài toán đơn giản, những bàitoán dung dịch chỉ chứa một chất hoặc chỉ thu được một kết tủa Những bài toándung dịch chứa nhiều chất hoặc thu được đồng thời nhiều kết tủa, trong đó có 1kết tủa biến đổi theo lượng chất thêm vào thì chưa có tài liệu nào đề cập Nhữngbài toán phức tạp như trên được tôi đề cập trong sáng kiến kinh nghiệm này nhằmgiúp học sinh tìm ra hướng tư duy các bài toán này một cách đơn giản và dễ hiểu

Trong quá trình dạy ôn thi đại học cao đẳng tôi nhận thấy khi sử dụngphương pháp đồ thị để giải quyết các bài tập dạng này dễ hiểu, nhanh chóng,chính xác và tiết kiệm được rất nhiều thời gian do học sinh không phải viết nhiềuphương trình và không phải thực hiện các phép toán phức tạp Thay vào đó họcsinh chỉ phải sử dụng các phép toán phương trình đơn giản và vận dụng một sốkiến thức hình học như: tam giác đồng dạng, tam giác cân… Khi làm theophương pháp này học sinh có thể nhìn vào đồ thị hình dung được diễn biến củathí nghiệm qua đó khắc sâu được kiến thức

1

Chính vì vậy, tôi mạnh dạn giới thiệu đến quý đồng nghiệp, các em họcsinh đề tài “ Xây dựng phương pháp giải một số dạng bài toán đồ thị hay và khó để đạt điểm 9, 10 trong bài thi THPTQG nhằm nâng cao hiệu quả dạy - học môn Hóa học”

1.2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng hàm số và vẽ đồ thị, phương pháp suy luận vận dụng đồ thị cho

7 dạng bài toán:

+ Dẫn từ từ Ba(OH)2 vào dung dịch muối Al2(SO4)3

+ Dẫn từ từ Ba(OH)2 vào dung dịch hỗn hợp chứa Al3+ và 2

+ Dẫn dung dịch NaOH vào dung dịch hỗn hợp Fe3+ và Al3+

+ Dẫn từ từ dung dịch AgNO3 đến dư vào côc đựng Fe

Thông qua đề tài giúp học sinh hiểu được bản chất của các quá trình phảnứng và có phương pháp tư duy giải các dạng bài tập trên một cách dễ dàng

và ngắn gọn để đạt được điểm 9, 10 trong bài thi THPT QG nhằm nâng caohiệu quả dạy - học môn hóa ở trường THPT Tĩnh gia 1

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu các 7 dạng bài tập có sự tạo thành 2 kết tủatrong đó có một kết tủa biến thiên theo lượng chất thêm vào và được áp dụng vàocác tiết dạy tự chọn, ôn thi đại học phần kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm, sắt ởlớp12

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Để hoàn thành nhiệm vụ đặt ra tôi sử dụng các phương pháp nghiên cứusau: xây dựng cơ sở lí thuyết, thực nghiệm sư phạm, thống kê, xử lí số liệu

2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm

Qua diễn biến của thí nghiệm và các phương trình phản ứng ta thiết lậpđược mối liên hệ số mol giữa các chất bằng hàm số Ta có thể dùng thuật giảitích hoặc từ đồ thị sử dụng tỉ lệ giữa các tam giác đồng dạng (Định lí talet) để xácđịnh kết quả đề yêu cầu [7]

2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm

Phương pháp này đã được sử dụng rất hiệu quả vào một số dạng bài tậpđơn giản chỉ tạo một kết tủa như:

- Sục CO2 vào dung dịch chứa a mol Ca(OH)2[7]

- Dung dịch OH- tác dụng với dung dịch chứa a mol Al3+[4]

2

anCaCO3

2 nAl(OH)3

a

- Dung dịch H+ tác dụng với dung dịch chứa a mol AlO2- [5]

- Trong các đề thi THPTQG năm 2016, đề minh họa kì thi THPTQG năm

2017, các đề thi thử THPTQG của các sở giáo dục các năm gần đây những dạngbài tập có xuất hiện 2 kết tủa trong đó có một kết tủa biến thiên theo lượng chấtthêm vào ở dạng có đồ thị cho sẵn hoặc không có đồ thị đã được đưa vào trongnội dung đề thi Đối với các thí sinh thì đây là các dạng bài tập lạ, khó, giải mấtnhiều thời gian, do đó các em thường không làm hoặc khoanh bừa đáp án

- Trên thực tế đây là những dạng bài tập được phát triển trên cơ sở các bàitoán đồ thị đơn giản ở trên Do đó tôi đã xây dựng hàm số, đồ thị mẫu, phươngpháp dùng thuật toán để giải nhanh và hiểu được bản chất các dạng bài tập trên.Khi học sinh đã nắm vững dạng đồ thị của bài toán thì việc xác định kết quảnhanh chóng và dễ dàng Phương pháp đồ thị không làm mất đi bản chất hóa học

mà nó còn giúp học sinh giải thích được và dự đoán một cách chính xác hơn cáchiện tượng thực nghiệm

2.3.Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề

2.3.1 Xây dựng cơ sở lí luận và phương pháp giải một số dạng bài toán

đồ thị cụ thể

2.3.1.1 Dẫn từ từ dd Ba(OH) 2 vào dung dịch muối Al 2 (SO 4 ) 3

Bài toán: Rót từ từ dd chứa x mol Ba(OH)2 vào dung dịch chứa a mol Al2

(SO4)3 Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam kết tủa X Thành

phần, khối lượng kết tủa thu được sẽ phụ thuộc vào mối quan hệ giữa x và a

có mối quan hệ như sau: 3nAl 3  2nSO 2 

Mà ta lại có Al2(SO4)32Al3+ +3 2

3 233*3 NÕu 2x 8a

-ïî

- Khi cho từ từ Ba(OH)2 dung dịch Al2(SO4)3 ta có đồ thị như sau:

Tại điểm T: tổng khối lượng kết tủa BaSO4 cực đại và Al(OH)3 cực đại

Tại điểm I: khối lượng kết tủa BaSO4 cực đại hoặc tổng khối lượng BaSO4 vàAl(OH)3 được tính theo số mol OH

Áp dụng 1 : Từ đồ thị cho sẵn suy luận nhanh ra kết quả

Ví dụ 1: (Đề minh họa 1 -2017 Bộ giáo dục và đào tạo)

Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 0,2 M vào ống nghiệm chứa dung dịch Al2(SO4)3

Đồ thi biễu diễn sự phụ thuộc khối lượng kết tủa theo thể tích dung dịch Ba(OH)2

như sau:

b

Giá trị của V gần nhất với giá trị nào sau đây?

n n  = 69,9/233=0,3 mol => n Al SO2 ( 4 3 ) =0,1 mol=a => n Al3 =0,2 mol

Tại điểm có tọa độ (V; 69,9) Al(OH)3 tan hết x (số mol Ba(OH)2)=4a=0,4 mol =>V=2 lít => Đáp án B

Ví dụ 2: Cho từ từ a mol Ba vào m gam dung dịch Al2(SO4)3 19% Mối quan hê giữa khối lượng dung dịch sau phản ứng và lượng Ba cho vào dung dịch được mô

m

=> 121,5=-136a +21/40m(1) Khối lượng dd đạt cực đại khi Al(OH)3 tan hết

m dd= m Ba+ mdd Al2(SO4)3 –m H2- m BaSO4

T x

0,3 <Số mol OH-<0,4 => Kết tủa BaSO4 đã đạt cực đại, còn kết tủaAl(OH)3 đã bị hòa tan 1 phần n Al OH( ) 3= 0,4 -0,35=0,05 mol, nBaSO4=0,175 mol.Vậy mkt=44,675 Đáp án C

Ví dụ 4: Hỗn hợp X gồm Na, Ba, Na2O, BaO Hòa tan hoàn toàn 21,9 gam X vàonước, thu được 1,12 lít H2(đktc) và dung dịch Y chứa 20,52 gam Ba(OH)2 Cho Ytác dụng với 100 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,5 M thu được m gam kết tủa Giá trịcủa m là A 1,50 B 36,51 C 29,52 D 27,96[3]

(Trích đề minh họa 1- 2017, Bộ giáo dục và đào tạo)

n n   mol (vì n Ba2   0,12mol n SO2   0,15mol )

3

( )

3n Al n OH  4n Al   n Al OH  4n Al  n OH 0,02

Vậy m=233 *n B OaS 4  78n Al OH( ) 3  29,52g

2.3.1.2 Dẫn từ từ dd Ba(OH) 2 vào dung dịch hỗn hợp chứa Al 3+ , SO 4

2-Bài toán: Rót từ từ dd chứa x mol Ba(OH)2 vào dung dịch hỗn hợp chứa

a mol Al3+ và b mol SO42 - Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m

Al(OH)3 +OH- AlO2 +H2O

- Khi kết tủa Al(OH)3 tan hết, kết tủa BaSO4 không tan nên đồ thị đi ngang

- Dạng đồ thị khi cho từ từ Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch hỗn hợp Na2SO4 và

Al2(SO4)3 như sau: (với đoạn MH: BaSO4 tiếp tục được tạo ra, Al(OH)3 đã đạt

cực đại ở M)

Tại điểm T: tổng khối lượng kết tủa của BaSO4 cực đại và Al(OH)3 cực đại

7

Tại điểm I: khối lượng kết tủa BaSO4 cực đại hoặc tổng khối lượng BaSO4 vàAl(OH)3 được tính theo số mol Ba(OH)2 x mol.

+ Nếu 3nAl 3  2nSO 2 thì tại điểm M kết tủa BaSO4 đạt cực đại và đoạn từ M đến H thì Al(OH)3 tiếp tục kết tủa

Áp dụng 1: Từ đồ thị cho sẵn suy luận nhanh ra kết quả

Ví dụ 1: Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch hỗn hợp

Na2SO4 và Al2(SO4)3 ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khối lượng kết tủa theo

số mol Ba(OH)2 như sau

Dựa vào đồ thị hãy xác định giá trị của x là

A 0,28 (mol) B 0,3 (mol) C 0,2 (mol) D 0,25 (mol)[1]

Nên x = nBa(OH)2 0,3mol.Đáp án: B 0,3 (mol)

Ví dụ 2: Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch hỗn hợp Al2(SO4)3

và AlCl3 thu được kết tủa có khối lượng theo số mol Ba(OH)2 như đồ thị:

Tổng giá trị (x + y) bằng

A 136,2 B 163,2 C 162,3 D 132,6.[10] Giải:

Từ đồ thị đã cho, đối chiếu đồ thị tổng quát ta có:

Tại điểm 0,6 mol Ba(OH)2: Al(OH)3 tan hết 4nAl 3  0,6.2 nAl 3  0,3

Tại điểm H kết tủa Al(OH)3 đạt cực đại nên nAl(OH)3 nAl3 = 0,3 mol

Tại điểm 0,3 mol Ba(OH)2 thì nSO 2  hết nên nSO 2  =0,3 mol

Giải bài tập:

Từ đồ thị đã cho, đối chiếu đồ thị tổng quát ta có:

Tại điểm 0,08 mol Ba(OH)2: Al(OH)3 tan hết

3 mol Nên 233y = 233x+78.2x/3=> x= 0,0245 Đáp án: B

Các bài tập tương tự xuất hiện trong các đề thi thử

Ví dụ 4: Nhỏ rất từ từ dung dịch Ba(OH)2 0,5 M vào dung dịch X chứađồng thời Al2(SO4), K2SO4 và lắc nhẹ để các phản ứng xảy ra hoàn toàn Đồ thịbiểu diễn sự phụ thuộc tổng khối lượng kết tủa theo thể tích dung dịch Ba(OH)2

0,5M như sau:

Giá trị của x là: A 900 B 600 C 800 D 400[10]

Đề chuyên Đại học Vinh lân 4 2017-06-04

Áp dụng 2: Bài toán không có đồ thị.

Ví dụ 5: Cho m gam phèn chua vào nước được dung dịch X Nhỏ 150 ml

Ba(OH)2 1M vào X thu được 42,75 gam kết tủa và dung dịch Y Thêm tiếp 225

ml Ba(OH)2 1M vào Y lại thu thêm 61,005 gam kết tủa Nếu cho toàn bộ kết tủa

tạo thành vào dung dịch H2SO4 2M vẫn thấy khối lượng kết tủa giảm đi Giá trị

của m là: A 113,76 B 94,8 C 47,4 D 53,325

Giải: Phèn chua: KAl(SO4)2.12H2O x mol

Ban đầu lượng kết tủa

 Toàn bộ kết tủa tính theo Ba(OH)2

Lúc sau, khi thêm H2SO4 lượng kết tủa giảm nghĩa là chỉ có Al(OH)3 bị hòa tan,không tạo thêm BaSO4 NHư vậy (4x-0,75)78+233*0,375=61,005+42,75=>x=0,24=> m=113,76

2.3.1.3 Dẫn từ từ Ba(OH) 2 vào dung dịch hỗn hợp chứa Al 3+ , H + và

Sau phản ứng thu được m gam kết tủa

Các phản ứng xảy ra như sau:

Đầu tiên trung hòa H+: H++ OH

- - H2O

z z

Sau đó xảy ra các phản ứng tạo kết tủa

- Ban đầu kết tủa được tạo ra đồng thời:

- Khi kết tủa Al(OH)3 tan hết, kết tủa BaSO4 không tan nên đồ thị đi ngang

- Dạng đồ thị khi cho từ từ Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch hỗn hợp Na2SO4 và

Al2(SO4)3 như sau: (với đoạn MH: BaSO4 tiếp tục được tạo ra, Al(OH)3 đã đạt

cực đại ở M) m

kết tủa

Số mol Ba(OH)

Al(OH)3 tan hết BaSO4

Tại điểm T: tổng khối lượng kết tủa của BaSO4 cực đại và Al(OH)3 cực đại.

Tại điểm I: khối lượng kết tủa BaSO4 cực đại hoặc tổng khối lượng BaSO4 vàAl(OH)3 được tính theo số mol Ba(OH)2 x mol

Áp dụng : Một số ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch KOH vào dung dịch X chứa hỗn hợp

chất tan gồm H2SO4 và Al2(SO4)3, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau:

Nếu cho 1lit dung dịch Ba(OH)2 1M vào dung dịch X thì khối lượng kết tủa thu được sau phản ứng là

Giải:

Từ đồ thị trên suy ra số mol H2SO4 =0,8 mol

Khi số mol KOH=2 mol thì kết tủa chưa đạt cực đại

Khi số mol KOH=2,8 mol thì kết tủa đã tan 1 phần => y-[2,8-(0,8+ 3y)]

=0,4 =>y=0,6 mol=> số mol Al2(SO4)3=0,3 mol

Khi nhỏ Ba(OH)2 vào X ta có n OH-=2 mol => Từ đồ thị số molAl(OH)3=0,4 mol, số mol BaSO4= 1 mol Vậy khối lượng kết tủa thu được là264,2 Đáp án B

Ví dụ 2: Một dung dịch X chứa các ion: x mol H+, y mol Al3+, z mol 2

4

SO 

và 0,1 mol Cl- Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch X, kết quả thí

nghiệm biểu diễn trên đồ thị sau:

y

2,82,0

Cho 300 ml dung dịch Ba(OH)2 0,9 M tác dụng với dung dịch X thu được kết tủa

Y và dung dịch Z Khối lượng kết tủa Y là

A 51,28 gam B 62,91gam C 46,60 gam D 49,72 gam [10]

(Đề thi thử THPT QG môn hóa trường lí tự trọng lần 1 -2017)

(Đề thi thử chuyên Nguyễn Quang Diệu lần 2-2017)

Giải: Tương tự ví dụ 1

Ví dụ 3: Cho 7,65 gam hỗn hợp Al và Mg tan hoàn toàn trong 500 ml dung dịchHCl 1,04M và H2SO4 0,28M, thu được dung dịch X và khí H2 Cho 850 ml dungdịch NaOH 1 M vào X, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 16,5 gamkết tủa gồm 2 chất Mặt khác cho từ từ dung dịch hỗn hợp KOH 0,8 M vàBa(OH)2 0,1M vào X đến khi thu được lượng kết tủa lớn nhất, lọc kết tủa đemnung đến khối lượng không đổi, thu được m gam chất rắn Giá trị của m gần nhấtvới giá trị nào sau đây?

2 4 :

: 0,52 : 0,14

aA : 0,05

BT SO BTNT Cl NaOH mol

4

4 4

: 0,15

: 0,15

: 0,15 ( ) : 0,15

: 0,14

aS : 0,14

aS : 0,14 : 0,52

: 0, 05

BTNT Mg KOH

Ví dụ 4:Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 vào ống nghiệm chứa dung dịch H2SO4 và

Al2(SO4)3 Đồ thị biễu diễn sự phụ thuộc khối lượng kết tủa theo số mol Ba(OH)2

như sau:

Giá trị nào sau đây của mmax là đúng

Trích Đề sở Quang Nam 2017

Giải

Đây là trường hợp 3nAl 3  2nSO 2  hay nSO 2  dư

Kết quả đồ thị đi lên có sự gãy khúc tại vị trí T (ứng với số mol Al3+ hết) khi đó

Ví dụ 1: Nhỏ từ từ dung dịch đến dư Ba(OH)2 0,2M vào 100 ml dung dịch A

chứa Al2(SO4)3 xM Mối quan hệ giữa khối lượng kết tủa và số mol OH- đượcbiểu diễn bằng đồ thị sau:

Nếu cho 100ml dung dịch hỗn hợp Ba(OH)2 0,2M và NaOH 0,3M vào 100ml

dung dịch A thì khối lượng kết tủa thu được là bao nhiêu?

A 5,44 gam B 4,66 gam C 5,70 gam D 6,22 gam[10]

Nếu cho 100ml dung dịch hỗn hợp Ba(OH)2 0,2M và NaOH 0,3M vào 100ml

dung dịch A tức là dung dịch chứa 0,01 mol Al2(SO4)3

Do đó: m kết tủa = nBaSO4 mAl(OH)3= 0,02.233+ 0,01.78 =5,44g.Đáp án: A

Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn 21,9 gam hỗn hợp X gồm Na2O, BaO, Ba, Na vàonước dư, thu được dung dịch Y chứa 20,52 g Ba(OH)2 và 1,12 lít khí H2 (đktc).Cho Y phản ứng vừa đủ với 100ml dung dịch Al2(SO4)3 0,5M, thu được m gamkết tủa Giá trị của m là

Nếu b+a < x < 2a+b 2ª+b2a2a+b4bNếu x2a+b +a Nếu x =a+b

Tại thời điểm n OH  0,38 kết tủa Al(OH)3 đã bị hòa tan 1 phần

3 3

Đồ thị biễu diễn sự phụ thuộc của khối lượng kết tủa vào số mol CO2 như sau:

Tại điểm T kết tủa Al(OH)3 đã đạt cực đại.Sau đó kết tủa tiếp tục tăng do tạothêm kết tủa CaCO3

Tại điểm M kết tủa đạt cực đại m kt =m Al(OH)3+ m CaCO3

Tại điểm I kết tủa CaCO3 tan hết Do đó kết tủa không đổi là Al(OH)3

Áp dụng 1 :

Ví dụ 1: Sục từ từ khí CO2 đến dư vào dung dịch hỗn hợp chứa Ca(OH)2

và NaAlO2 Khối lượng kết tủa thu sau phản ứng được biểu diễnư trên đồ thị như hình vẽ Giá trị của m và x lần lượt lư

A 39 gam và 1,013 mol B 66,3 gam và 1,13 mol

C 39 gam và 1,13 mol C 66,3 gam và 1,013 mol

mkt (gam)

số mol CO2m

0