Đang tải... (xem toàn văn)
SKKN Nâng cao chất lượng học sinh giỏi qua bài tập về nhôm và hợp chất nhôm bậc THCSSKKN Nâng cao chất lượng học sinh giỏi qua bài tập về nhôm và hợp chất nhôm bậc THCSSKKN Nâng cao chất lượng học sinh giỏi qua bài tập về nhôm và hợp chất nhôm bậc THCSSKKN Nâng cao chất lượng học sinh giỏi qua bài tập về nhôm và hợp chất nhôm bậc THCSSKKN Nâng cao chất lượng học sinh giỏi qua bài tập về nhôm và hợp chất nhôm bậc THCSSKKN Nâng cao chất lượng học sinh giỏi qua bài tập về nhôm và hợp chất nhôm bậc THCSSKKN Nâng cao chất lượng học sinh giỏi qua bài tập về nhôm và hợp chất nhôm bậc THCSSKKN Nâng cao chất lượng học sinh giỏi qua bài tập về nhôm và hợp chất nhôm bậc THCSSKKN Nâng cao chất lượng học sinh giỏi qua bài tập về nhôm và hợp chất nhôm bậc THCSSKKN Nâng cao chất lượng học sinh giỏi qua bài tập về nhôm và hợp chất nhôm bậc THCSSKKN Nâng cao chất lượng học sinh giỏi qua bài tập về nhôm và hợp chất nhôm bậc THCS
A ĐẶT VẤN ĐỀ: I Lí chọn đề tài: Hiện tất môn học tập trung cao nhằm nâng cao chất lượng đại trà chất lượng mũi nhọn môn Hóa học khơng nằm ngồi mơn Là giáo viên có tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi, tơi nhận thấy mơn Hóa học khó đòi hỏi học sinh hứng thú, say mê, kiên trì, chăm chỉ, có óc tư sáng tạo cao Hóa học có nhiều kiến thức thực tế, kiến thức chuyên sâu, khó, dạng tập đa dạng Đặc biệt Hóa học có nhiều dạng tập khó liên quan đến kim loại Một kim loại khó, phức tạp nhơm Để góp phần nâng cao chất lượng học sinh giỏi tơi chọn đề tài “Nâng cao chất lượng học sinh giỏi qua bài tập về nhôm và hợp chất nhôm bậc THCS” giúp học sinh nhận biết tập nhôm, định hướng cách giải tập, từ kích thích hứng thú học tập nâng cao chất lượng học sinh giỏi II Đối tượng, phạm vi nghiên cứu: Đối tượng: - Học sinh có học lực khá, giỏi mơn hố học Phạm vi nghiên cứu: - Các dạy chương trình hóa học 8, đặc biệt liên quan tới kim loại nhôm - Các tài liệu thi tuyển học sinh giỏi, thi trường chuyên III Mục tiêu nghiên cứu: Một số năm trước mơn Hóa học khơng tổ chức thi học sinh giỏi cấp nên học sinh phần xem môn Hóa mơn phụ, kiến thức nhạt nhẽo với em Chính ngồi mục đích kích thích hứng thú, phát triển tư cho em nhằm nâng cao chất lượng học sinh giỏi, kiến thức, dạng tập nhơm nằm rải rác, nhỏ lẻ tài liệu Cho nên thân tơi muốn xây dựng tài liệu để tích lũy cho thân, cho anh em đồng nghiệp phục vụ công tác bồi dưỡng học sinh giỏi IV Nhiệm vụ nghiên cứu: - Hệ thống hóa kiến thức liên quan “ nhôm hợp chất nhôm” học THCS - Nghiên cứu cách nhận biết tập cách giải chúng - Nghiên cứu đề thi học sinh giỏi, thi vào trường chuyên nhằm tìm tập tiêu biểu V Phương pháp nghiên cứu: Trong trình học tập, giảng dạy nghiên cứu kiến thức cần tập trung giải vấn đề sau: Một nghiên cứu kĩ lí thuyết sách giáo khoa tài liệu liên quan đến kim loại nhôm hợp chất nhôm, đúc rút kinh nghiệm qua lần thi học sinh giỏi Hai nghiên cứu khả tiếp thu học sinh THCS qua đề thi học sinh giỏi cấp để có cách trình bày thật hợp lí dễ hiểu phù hợp với em Ba vận dụng phương pháp giải tập vào thực tiễn giảng dạy học tập học sinh, thu thập kiến thức phản hồi từ học sinh đồng nghiệp, rút kinh nghiệm sửa chữa, bổ sung hoàn thiện Nếu đề tài áp dụng cho học sinh tin em nhận biết giải tốt tập liên quan đến nhôm hợp chất nó, đồng thời thân rút nhiều kiến thức, kinh nghiệm trình giảng dạy thân B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ: I Cơ sở lý ḷn: Hố học mơn khó với học sinh nên học sinh học tập môn thường dễ chán nản Đối với học sinh giỏi việc giải tập liên quan đến kim loại nhơm gặp nhiều khó khăn nhơm kim loại có tính chất hóa học phức tạp khơng kim loại khác Hợp chất vơ đa dạng, phong phú Trong chương trình sách giáo khoa chủ yếu đề cập đến lí thuyết nhơm phần tập số lượng Hơn loại sách tham khảo thường phân dạng chung Do học sinh thường lúng túng, không tự tin gặp tập nhôm Tuy nội dung nhỏ học sinh dựa vào kiến thức sách giáo khoa gặp phải tập liên quan đến nhôm hầu khơng làm dẫn đến kết hcọ sinh giỏi thấp II Cơ sở thực tiễn: Sau nhiều năm tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi tơi nhận thấy học sinh thường gặp sai sót làm tập kim loại nhôm hợp chất nhơm Từ thấy tập liên quan đến nhôm em thiếu tự tin Để khắc phục tình trạng thực tiễn phải có phương pháp giúp học sinh tiếp cận với kiến thức, kĩ giúp em đủ tự tin để giải tập tốt III Nội dung nghiên cứu: Cơ sở lí thút: 1.1 Nhơm 1.1.1 Vị trí bảng hệ thống tuần hồn cấu hình electron ngun tử: - Nhơm (Al) số 13 thuộc nhóm IIIA, chu kì bảng t̀n hồn - Cấu hình e Al (Z =13) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 - Nhơm dễ nhường electron hóa trị nên cóa số oxi hóa + hợp chất 1.1.2 Tính chất vật lí: - Là kim loại màu trắng bạc, nóng chảy 660 oc, mềm, dễ kéo sợi, dễ dát mỏng - Là kim loại nhẹ (D = 2,7g/cm3), dẫn điện dẫn nhiệt tốt 1.1.3 Tính chất hóa học: Nhơm có tính khử mạnh sau kim loại kiềm kiềm thổ nên dễ bị oxi hóa thành ion dương : Al → Al3+ + 3e a.Tác dụng với phi kim : O2, Cl2, S, C, N2 o t c 4Al + 3O → 2Al2O3 (nhôm oxit) o t c 2Al + 3S → Al 2S3 (nhôm sunfua) o t c 4Al + 3C → Al 4C3 (nhôm cacbua) o t c 2Al + N → 2AlN (nhôm nitrua) Các chất Al2S3; Al4C3; AlN tác dụng với H2O đều tạo Al(OH)3 ↓ và khí ↑ Ví dụ: Al2S3 + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2S ↑ b Tác dụng với axit: - Axit loại 1: HCl, H2SO4 loãng 2Al + 6HCl →2AlCl3 + 3H2 ↑ 2Al + 3H2SO4 →Al2(SO4)3 + 3H2 ↑ - Axit loại 2: HNO3 loãng, HNO3 đặc nóng: Al + 6HNO3 đặc nóng →Al(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O Khí màu nâu Al + 4HNO3 lỗng →Al(NO3)3 + NO↑ + 2H2O Khí khơng màu hóa nâu khơng khí Hay: 8Al + 30HNO3 lỗng → 8Al(NO3)3 + 3N2O↑ + 15H2O 10Al + 36HNO3 loãng → 10Al(NO3)3 + 3N2↑ + 18H2O 8Al + 30HNO3 loãng → 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O Trường hợp tạo khí với tỉ lệ n N O : n N = : viết phương trình phản 2 ứng: Al + HNO3 →Al(NO3)3 + 2N2O↑ +3N2 + H2O Cân bằng: 46Al + 168HNO3 → 46Al(NO3)3 + 6N2O↑ + 9N2 + 84H2O * H2SO4 đặc nóng: 2Al + 6H2SO4 đặc nóng →Al2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O Hay: 2Al + 4H2SO4 đặc nóng →Al2(SO4)3 + S + 4H2O 8Al + 15H2SO4 →4Al2(SO4)3 + 3H2S↑ + 12H2O c Phản ứng nhiệt nhôm: Ở nhiệt độ cao Al khử nhiều ion kim loại oxit Ví dụ: Phản ứng bột nhôm sắt oxit o t c 2Al + Fe 2O3 → 2Al 2O3 o t c 2Al + Cr2O3 → Al2O3 + 2Cr d Tác dụng với nước: Nếu phá bỏ lớp oxit bề mặt nhơm (hoặc tạo thành hỗn hống Al – Hg) nhôm tác dụng với nước nhiệt độ thường 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2↑ Nhôm không tác dụng với nước dù nhiệt độ cao bề mặt nhôm phủ lớp Al2O3 mỏng bền mịn khơng cho nước khí thấm qua e Tác dụng với dung dịch kiềm: Nếu Al có lớp Al2O3 bề mặt phản ứng với kiềm tạo muối tan: Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O Khi Al khơng có màng oxit bảo vệ Al phản ứng với nước tạo thành Al(OH)3 giải phóng khí H2 , Al(OH)3 lưỡng tính nên tiếp tục phản ứng với kiềm: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2↑ Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O Cộng (1) (2) ta có: 2Al + 2NaOH + 2H2O → NaAlO2 + 3H2↑ g Tác dụng với dd muối: Kim loại nhôm phản ứng với dung dịch muối kim loại yếu 2Al + 3CuSO4 →Al2(SO4)3 + 3Cu 1.1.4 Sản xuất nhôm: Trong công nghiệp nhôm sản xuất phương pháp điện phân nhơm oxit nóng chảy a Ngun liệu: Quặng boxit Al2O3.2H2O thường lẫn tạp chất Fe2O3 SiO2 b Phương pháp điện phân nhơm oxit nóng chảy: Đpnc Al2O3 từ quặng boxit Al2O3 2H2O có xúc tác quặng Criolit quặng boxit NaOHd,nong CO t c → dd chứa NaAlO2 Na2SiO3 → Al(OH)3↓ → Al2O3 dpnc → Al dpnc PTHH: 2Al2O3 → 4Al + 3O2 1.2 Hợp chất nhôm 1.2.1 Nhôm oxit: - Nhôm oxit chất rắn màu trắng, không tan nước, không tác dụng với nước, nóng chảy 2050 0C - Nhơm oxit oxit lưỡng tính, vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với bazơ Al 2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H 2O Al 2O3 + 2NaOH → 2NaAlO + H 2O 1.2.2 Nhôm hidroxit: - Là chất rắn, màu trắng, kết tủa dạng keo - Là hiddroxit lưỡng tính: Dạng axit HAlO2.H2O ( axit aluminic) Dạng bazơ Al(OH)3 (nhôm hidroxit) Al ( OH ) + 3HCl → AlCl3 + 6H 2O Al ( OH ) + NaOH → NaAlO + 2H 2O * Lưu ý: Al(OH)3 không tan axit yêú (dd CO 2), không tan bazơ yếu (dd NH3) t c - Phản ứng nhiệt phân: 2Al ( OH ) → Al 2O3 + 3H 2O 1.2.3 Muối nhôm (AlCl3 Al2(SO4)3 , Al(NO3)3): - Tác dụng với bazơ: + Khi cho từ từ dd bazơ mạnh ( NaOH, KOH, Ba(OH) 2….) đến dư vào dd muối Al3+ nhận thấy có kết tủa Al(OH) 3↓ tăng dần đến cực đại sau kết tủa từ AlCl3 + 3NaOH →Al(OH)3↓ + 3NaCl từ tan dần: Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O + Khi cho từ từ dd bazơ yếu đến dư vào dd muối Al 3+ nhận thấy có kết tủa Al(OH)3↓ cực đại, kết tủa không tan: AlCl3 + 3NH3 + 3H2O →Al(OH)3↓ + 3NH4Cl + Nếu dung dịch chứa đồng thời Al 3+, H+ tác dụng dung dịch bazơ phản ứng theo thứ tự: (1) H+ + OH- → H2O (2) Al3+ + 3OH − → Al(OH)3 ↓ (3) Al(OH)3 + OH- dư → AlO −2 + 2H2O 1.2.4 Muối AlO −2 - Có mơi trường bazơ nên pH >7⇒ làm q tím hóa xanh - Tác dụng với axit: + Khi cho từ từ dd axit mạnh ( HCl, H 2SO4 loãng ) đến dư vào dd muối AlO −2 nhận thấy có kết tủa Al(OH)3↓ tăng dần đến cực đại sau kết tủa từ từ tan dần: AlO −2 + H+ + H2O →Al(OH)3↓ Al(OH)3 + 3H+ → Al3++ 2H2O + Khi cho từ từ dd axít yếu đến dư vào dd muối AlO −2 nhận thấy có kết tủa Al(OH)3↓ cực đại, kết tủa không tan: AlO −2 + CO2 + H2O →Al(OH)3↓ + HCO3− + Nếu dd chứa đồng thời AlO −2 , OH- tác dụng dung dịch axit phản ứng theo thứ tự: (1) H+ + OH- → H2O (2) AlO −2 + H+ + H2O →Al(OH)3↓ (3) Al(OH)3 + 3H+ dư → Al3++ 3H2O Phương pháp: Đối với giáo viên: Phải hệ thống hóa kiến thức trọng tâm cho học sinh cách khoa học Nắm vững phương pháp giải tập xây dựng hệ thống tập phải thật đa dạng, đảm bảo trọng tâm chương trình phù hợp với đối tượng học sinh Tận dụng thời gian để có thể hướng dẫn giải lượng tập nhiều nhất, có hiệu cho học học sinh dễ hiểu Đối với học sinh: a Về kiến thức: - Là phương tiện để ôn tập củng cố, hệ thống hoá kiến thức cách tốt - Rèn khả vận dụng kiến thức học, kiến thức tiếp thu qua giảng thành kiến thức mình, kiến thức nhớ lâu vận dụng thường xuyên - Đào sâu, mở rộng kiến thức học cách sinh động, phong phú, hấp dẫn b Về kĩ năng: - Phải tích cực rèn kỹ hệ thống hóa kiến thức - Nhận biết tập nhôm hợp chất nhôm - Rèn kỹ viết PTHH hoá học cho học sinh khả tính tốn cách khoa học - Phát triển lực nhận thức rèn trí thơng minh cho học sinh c Về thái độ: - Làm cho em u thích, đam mê học mơn hóa học hiểu rỏ vấn đề - Phát giải vấn đề cách khách quan, trung thực sở phân tích khoa học Ví dụ minh hoạ tập nhôm hợp chất nhôm: Dạng 1: Viết PTHH, nhận biết Câu 1: Viết PTHH phản ứng thực dãy chuyển đổi sau: (1) (2) (3) (4) (5) (6) Al AlCl3 Al(OH)3 NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3 Al Giải: * Nếu học sinh không được tiếp cận kiến thức về nhơm cách sâu rộng phương trình (3) và (4) khơng làm được Qua bài tập này học sinh ghi nhớ được phương trình đặc biệt nhơm (1) 2Al + 3Cl2 2AlCl3 (2) AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl (3) Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O (4) NaAlO2 + CO2 + 2H2O NaHCO3 + Al(OH)3 (5) 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O dpnc (6) 2Al2O3 → 4Al + 3O2 Câu 2: Có hai lọ khơng ghi nhãn đựng dung dich AlCl và dung dịch NaOH Không dùng thêm chất nào khác, làm nào để phân biệt chất? Giải: *Bài tập này trở nên khó giải khơng cho dùng hóa chất nào khác GV nên gợi ý học sinh áp dụng tính chất riêng nhôm Gợi ý cho từ từ hai chất vào có tượng gì? - Lấy dung dịch hai ống nghiệm riêng biệt - Nhỏ từ từ giọt từ dung dich (1) sang ống nghiệm đựng dung dịch (2) Nếu: Ta thấy xuất kết tủa khơng tan dung dịch (1) NaOH dung dịch (2) AlCl3 Vì nhỏ từ từ NaOH NaOH hết AlCl dư nên có phản ứng: AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl - Ta thấy xuất kết tủa sau tan dung dịch (1) AlCl3 dung dịch (2) NaOH Vì cho từ từ AlCl3 chứng tỏ AlCl3 hết NaOH dư nên xảy hai PTHH sau: AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O Câu 3: Chỉ dùng nước làm thuốc thử phân biệt mẫu bột kim loại sau: Na, Al, Fe Giải: - Lấy bột kim loại cho vào ống nghiệm - Nhỏ nước vào ba ống nghiệm Nếu thấy lọ xuất khí kim loại Na - Hai kim loại lại khơng có tượng - Cho dung dich thu vào hai kim loại kim loại phản ứng với NaOH xuất khí Al - Kim loại lại khơng có tượng Fe - PTHH: Na + H2O NaOH + H2↑ 2Al + 2NaOH + 2H2O → NaAlO2 + 3H2↑ Câu 4: Viết PTHH để giải thích tượng xảy a) Cho dung dịch NH3 dư vào dung dịch AlCl3 b) Cho từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch AlCl3 c) Cho từ từ dung dịch Al2(SO4)3 vào dung dịch NaOH và ngược lại d) Sục từ từ đến dư khí CO2 vào dung dịch NaAlO2 e) Cho từ từ đến dư dung dịch HCl vào dung dịch NaAlO2 Giải: a) Khi cho từ từ NH3 dư vào dung dich AlCl3 ta thấy xuất kết tủa không tan PTHH: 3NH3 + 3H2O + AlCl3 →Al(OH)3 + 3NH4Cl b) Cho từ từ NaOH vào dung dịch AlCl 3, ban đầu ta thấy xuất kết tủa PTHH: AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl Tiếp tục cho NaOH vào đến dư ta thấy kết tủa tan PTHH: Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O c) Khi cho từ từ Al2(SO4)3 vào dung dịch NaOH ta thấy kết tủa xuất sau tan dần Al2(SO4)3 phản ứng hết NaOH dư Ngược lại cho NaOH từ từ vào Al2(SO4)3 xuất kết tủa, đến dư NaOH kết tủa tan dần: Al2(SO4)3 + 6NaOH 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O d) Sục từ từ đến dư khí CO2 vào dung dịch NaAlO2 xuất kết tủa không tan NaAlO2 + CO2 + 2H2O NaHCO3 + Al(OH)3 e) Cho từ từ HCl vào dung dịch NaAlO2 Ban đầu thấy kết tủa xuất hiện, sau cho dư HCl kết tủa tan, PTHH: NaAlO2 + HCl + H2O NaCl + Al(OH)3 Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O Dạng 2: Hỗn hợp kim loại có Al, Al2O3 Câu 1: Cho lượng hỗn hợp Mg – Al tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 8,96 lít H2 Mặt khác cho lượng hỗn hợp tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 6,72 lít H2 Các thể tích khí đktc Tính khối lượng kim loại có hỗn hợp? Giải: 8,96 = 0,4mol Số mol H2 sinh phần là: n H = 22,4 6,72 Số mol H2 sinh phần là: n H = 22,4 = 0,3mol Phần 1: Mg + 2HCl MgCl2 + H2 (1) 0,1mol 0,1mol 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 (2) 0,2mol 0,3mol Phần hai: 2Al + 2NaOH + 2H2O → NaAlO2 + 3H2↑ (3) 0,2mol 0,3mol Ta thấy nAl=2/3nH2 = 0,2mol Thay số mol Al vào (2) ta số mol H sinh phản ứng (2) 0,3 mol => Số mol H2 phản ứng (1) sinh 0,1 mol => nMg = 0,1mol Vậy khối lượng kim loại là: mAl = 0,2.27 = 5,4g mMg = 0,1.24 = 2,4g Câu 2: Có hỗn hợp A gồm Ba và Al Cho m g A tác dụng với nước dư thu được 1,344l khí, dung dịch B và phần không tan C Cho 2m g A tác dụng với dung dịch Ba(OH) dư thu được 20,832 lít khí (đktc) a) Tính thành phần % về khối lượng kim loại A b) Cho 50ml dung dịch HCl vào dung dịch B thu được 7,8 g kết tủa Xác đinh nồng độ mol dung dịch HCl Giải: a) Gọi số mol kim loại Ba Al m g hỗn hợp lần lượt x, y (x, y > 0) Thì số mol Ba Al 2m g hỗn hợp 2x, 2y Phần xảy PTHH: Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 x x Sau phản ứng có phần chất rắn khơng tan chứng tỏ Al dư 2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2 2x x 3x 10 1,344 Theo ta có số mol H2 là: n H = 22,4 = 0,06mol => x + 3x = 0,06 => x = 0,015 mol Khối lượng Ba m g hỗn hợp là: mBa = 0,015.137 = 2,055 g Phần hai: Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 2x 2x 2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2 2y 3y 20,832 Theo ta có: n H = 22,4 = 0,93mol =>2x + 3y = 0,93 Thay x = 0,015 mol => y = 0,3 mol =>Khối lượng Al là: mAl = 0,3.27 = 8,1g Vậy thành phần % theo khối lượng kim loại A là: 8,1 100 = 79,8% 2,055 + 8,1 2,055 % Ba = = 20,2% 2,055 + 8,1 % Al = b) Dung dịch B có: Ba(AlO2)2 : 0,015 mol Trường hợp 1: HCl phản ứng hết Thì kết tủa thu Al(OH)3 n Al (OH ) = 0,78 = 0,01mol 78 2H2O + Ba(AlO2)2 + 2HCl →BaCl2 + 2Al(OH)3 0,01 =>Nồng độ mol dung dịch HCl là: CM = 0,01 0,01 = 0,2 M 0,05 Trường hợp 2: HCl phản ứng dư có hai PTHH xảy ra: 2H2O + Ba(AlO2)2 + 2HCl →BaCl2 + 2Al(OH)3 0,015 0,03 3HCl + Al(OH)3 →AlCl3 + 3H2O 0,03 0,06 0,02 Tổng số mol HCl là: 0,06 + 0,03 = 0,08 mol 0,09 Nồng độ mol dung dịch HCl là: C M = 0,05 = 1,8M Câu 3: 11 Hòa tan hết 9,96 g hỗn hợp gồm Al và Fe 1,175 lít dung dịch HCl 1M ta thu được dung dịch A Thêm 800g dung dịch NaOH 6% vào dung dịch A Lọc lấy kết tủa rửa sạch, nung ngoài khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu được 13,65g chất rắn Tính thành phần % Al và Fe hỗn hợp ban đầu? Giải: * GV hướng dẫn học sinh làm bài: - Tóm tắt bài tập: Al (OH ) AlCl Al O3 9,96 g(Al, Fe) +1,175 mol HCl→ +NaOH→ Fe(OH ) → FeCl ( NaCl ) Fe2 O3 - Lưu ý: Qua phần tóm tắt ta thấy HCl dư, NaOH dư nên Al(OH) hòa tan phần Theo ta có: nHCl= 1,175 mol, n NaOH = 800.6 = 1,2mol 100.40 Nếu hỗn hợp tồn nhơm số mol là: 9,96 : 27 = 0,37 =>Số mol HCl tối đa phản ứng là: 0,37.3 = 1,106molHCl dư sau phản ứng với hỗn hợp Gọi số mol Al Fe 9,96 g hỗn hợp lần lượt x, y (x, y>0) Ta có PTHH: 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 (1) x 3x x Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 y 2y HCl (2) y + NaOH → NaCl + H2O (3) (1,175-3x-2y) (1,175-3x-2y) AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl (4) x 3x x FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaCl (5) y 2y y Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O (6) x 0,025 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O (7) x-0,025 (x-0,025)/2 12 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3 (8) y y 2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O (9) y y/2 Số mol HCl phản ứng (1) (2) (3) = số mol NaOH (3) (4) (5) = 1,175 mol Chứng tỏ NaOH dư: 1,2 – 1,175 = 0,025 xảy phản ứng (6) • Trường hợp 1: NaOH phản ứng vừa đủ dư phản ứng (6) Lúc này: nAl(OH)3 = x ≤ 0.025 mol Thì chất rắn sau nung có Fe2O3 => y/2.160 = 13,65 => y = 0,17 mol => 27x + 0,17.56 = 9,96 => x = 0,016 < 0,025 ( thỏa mãn) Vậy khối lượng Al hỗn hợp có thể là: 0,016.27 = 0,432g Khối lượng Fe hỗn hợp có thể là: 9,96 – 0,432 = 9,528g • Trường hợp 2: Al(OH)3 dư, NaOH hết Lúc này: nAl(OH)3 lại là: x - 0,025 Ta có: 27x + 56y = 9,96 102 x − 0,025 y + 160 = 13,65 2 Giải ta được: x= 0,056 > 0,025 (thỏa mãn) y=0,15mol Vậy khối lượng Al hỗn hợp có thể là: 0,056.27 =1,512 g Khối lượng Fe hỗn hợp có thể là: 9,96 – 1,512 = 8,448g * Bài tập tham khảo: Câu 4: Chia 2,38 g hỗn hợp Zn và Al thành hai phần nhau: Phần được hòa tan hoàn toàn và vừa đủ dung dịch KOH 2M ta được 0,896 lít H2 (đktc) Tính thành phần % theo khối lượng kim loại hỗn hợp và thể tích dung dịch KOH dùng? Phần hai trộn thêm m g Na cho vào H 2O Tính giá trị tối thiểu m để hỗn hợp ba kim loại Zn, Al, Na tan hết nước Tính thể tích khí đktc? Cho dung dịch HCl 1M từ từ vào dung dịch tạo từ phần hai Tính thể tích dung dịch HCl để thu được khối lượng kết tủa lớn nhất? Câu 5: Hỗn hợp kim loại X (hóa trị II) và kim loại Y có hóa trị khơng đổi Chia hỗn hợp thành ba phần 13 Phần hòa tan hết vào dung dịch HCl thu được 1,792 lít H2 Phần cho tác dụng hết với NaOH dư thu được 13,44 lít H và muối NaYO2 phần khối lượng khơng tan có khối lượng 4/9 khối lượng Y tan Phần được đốt cháy O2 dư thu được 2,840 g oxit Xác định kim loại X, Y Tính khối lượng kim loại ban đầu Biết thể tích khí đo đktc Câu 6: Cho m g hỗn hợp X gồm Na2O và Al2O3 lắc với nước cho phản ứng hoàn toàn thu được 300 ml dung dịch A chứa chất tan nhất có nồng độ 0,5M Thổi khí CO2 dư vào dung dịch A thu được a g kết tủa a) Tính m và thành phần % chất X b) Tính a và thể tích CO2 (đktc) Dạng 3: Dung dịch muối nhôm a) Dạng đơn giản: Câu 1: Cho 200 ml dung dịch NaOH vào 200 g dung dịch Al 2(SO4)3 1,71% Sau phản ứng thu được 0,78g kết tủa khơng tan Tính CM dung dịch NaOH tham gia Giải: Số mol Al(OH)3 là: 0,78:78 = 0,01mol 200.1,71 = 0,01mol 100.342 Trường hợp 1: Al2(SO4)3 dư Lúc có PTHH Al2(SO4)3 + 6NaOH → 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 0,005 0,03 0,01 Số mol Al2(SO4)3 là: m Al2 ( SO4 )3 = Nồng độ mol NaOH là: C M = 0,3 = 1,5M 0,2 Trường hợp 2: NaOH dư Lúc có hai phương trình Al2(SO4)3 + 6NaOH → 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 0,01 0,06 0,02 Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O 0,01 0,01 Số mol NaOH là: 0,07 mol Nồng độ mol NaOH là: C M = 0,07 = 0,35M 0,2 14 Câu 2: Cho mẫu Na vào 200 ml dung dịch AlCl được 2,8 lít khí (đktc) và kết tủa A Nung A đến khối lượng không đổi thu được 2,55 g chất rắn Tính CM dung dịch AlCl3? Giải: 2,8 = 0,125mol Số mol H2 là: n H = 22,4 Số mol Al2O3 là: 2,55:102=0,025mol Gọi số mol AlCl3 x PTHH: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 0,25 0,125 3NaOH + AlCl3 → 3NaCl + Al(OH)3 3x x x Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O 0,25-3x 0,25-3x 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O 0,05 0,025 Số mol Al(OH)3 lại là: x – (0,25 – 3x) = 0,05 => x=0,075 mol CM = 0,075:0,2 = 0,375M Câu 3: Trộn lẫn 100 ml dung dịch AlCl 1M vào V l dung dịch NaOH 1M thu được 6,24 g kết tủa Tính thể tích dung dịch NaOH Giải: Số mol Al(OH)3 là: 6,24:78 = 0,08 mol Số mol AlCl3 là: 0,1.1= 0,1mol Trường hợp 1: Nếu AlCl3 dư có PTHH: 3NaOH + AlCl3 → 3NaCl + Al(OH)3 0,24 0,08 0,08 VNaOH = 0,24l Trường hợp 2: NaOH dư 3NaOH + AlCl3 → 3NaCl + Al(OH)3 0,3 0,1 0,1 Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O 0,02 0,02 15 VNaOH = 0,32 l Câu 4: Trộn V1 lít dung dịch HCl 0,6M vói V2 lít dung dịch NaOH 0,4M thu được 0,6 lít dung dịch A Biết 0,6 lít dung dịch A tác dụng hết vói 1,02 g Al2O3 Tính V1 và V2? Giải: Trường hợp 1: HCl dư NaOH + HCl NaCl + H2O 0,4V2 0,4V2 6HCl + Al2O3 AlCl3 + H2O 0,06 0,01 nNaỌH = 0,4V2 ; nHCl = 0,6V1 ; nAl2O3 = 1,02:102 = 0,01 mol 0,6V1 − 0,4V2 = 0,06 V1 + V2 = 0,6 V1 = V2 = 0,3 l Trường hợp 2: NaOH dư NaOH + HCl NaCl + H2O 0,6V1 0,6V1 2NaOH + Al2O3 2NaAlO2 + H2O 0,02 0,01 0,4V2 − 0,6V1 = 0,02 => V1 = 0,38l ; V2 = 0,22l V1 + V2 = 0,6 Câu 5: Cho V ml dung dịch HCl 1M vào dung dịch chứa 0,1mol NaAlO thu được 5,85 g kết tủa Tính V ml dung dịch HCl dùng? Giải: NAl(OH)3 = 5,85:78 = 0,075mol Trường hợp 1: HCl phản ứng hết, NaAlO2 dư HCl + NaAlO2 + H2O Al(OH)3 + NaCl 0,075 V = 0,075l 0,075 Trường hợp 2: HCl dư, NaAlO2 phản ứng hết HCl + NaAlO2 + H2O Al(OH)3 + NaCl 0,1 0,1 0,1 16 3HCl + Al(OH)3 AlCl3 + 3H2O 0,075 0,025 V = 0,1 + 0,075 = 0,175l Câu 6: Trộn 150 ml dung dịch NaOH 7M với 100ml dung dịch Al 2(SO4)3 1M Tính CM chất dung dịch thu được sau trộn? b) Dạng khó: Câu 1: Cho 9,2 g Na vào 200 g dung dịch chứa Fe2(SO4)3 4% và Al2(SO4)3 6,84% thu được kết tủa và dung dịch A a) Tách kết tủa và đem nung đến khối lượng không đổi thu được bao nhieu g chất rắn? b) Tính C% chất dung dịch Giải: a) Số mol Na là: 9,2:23 = 0,4 mol n Fe2 ( SO4 )3 = 200.4 = 0,02mol 100.400 n Al2 ( SO4 )3 = 200.6,84 = 0,04mol 100.342 Các PTHH xảy ra: 2Na + 2H2O 2NaOH + H2 0,4 0,4 6NaOH + Fe2(SO4)3 2Fe(OH)3 + 3Na2SO4 0,12 0,02 6NaOH + Al2(SO4)3 0,04 0,06 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 0,24 0,04 0,08 0,12 NaOH + Al(OH)3 NaAlO2 + 2H2O 0,04 0,04 0,04 2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O 0,08 0,04 0,02 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O 0,04 0,02 Khối lượng chất rắn thu sau nung là: mFe2O3 + mAl2O3 = 0,02.102 + 0,02.160 = 5,24g 17 a)mNa2SO4 = (0,06+0,12).142 = 25,56 g mNaAlO2 = 0,04.82 = 3,28g Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: mdd = mNa + mdd muối – mH2 – mFe(OH)3 – mAl(OH)3 = 9,2 + 200 – 0,2.2 – 0,04.107 – 0,04.78 = 201,4 g 25,56 C% Na2SO4 = = 201,4 100 = 12,69% 3,28 C% NaAlO2 = 201,4 100 = 1,629% Câu 2: Hòa tan 19,5 g FeCl3 và 27,36 g Al2(SO4)3 vào 200 g dung dịch H2SO4 9,8% thu được dung dịch A Sau hòa tan hết 77,6 g NaOH nguyên chất vào dung dịch A thấy xuất kết tủa B và dung dịch C Lọc rửa lấy kết tủa B đem nung đến khối lượng khơng đổi a)Tính khối lượng chất rắn sau nung b)Thêm nước vào dung dịch C để thu được 400 g dung dịch Tính C% chất có dung dịch Giải: a) 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O 0,4 0,2 6NaOH + Al2(SO4)3 0,48 0,08 3NaOH + FeCl3 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 0,16 0,24 Fe(OH)3 + 3NaCl 0,36 0,12 0,12 NaOH + Al(OH)3 NaAlO2 + 2H2O 0,7 0,16 0,16 2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O 0,12 0,06 nFeCl3 = 19,5:162,5 = 0,12 mol nAl2(SO4)3 = 27,36:342 = 0,08 mol nNaOH = 77,6:40 = 1,94 mol nH2SO4 = 0,2 mol nNaOH phản ứng là: 0,4 + 0,48 + 0,36 +0,16 1,24 mol Do NaOH dư 18 Nên chất rắn sau nung có Fe2O3: 0,06.160 = 9,6 g a) C% Na2SO4: 15,62% C% NaCl: 5.265% C% NaAlO2 : 3,28% C% NaOH dư: 5,4% Câu 3: X là dung dịch AlCl3, Y là dung dịch NaOH 2M Thêm 150 ml dung dịch Y vào cốc chứa 100 ml dung dịch X, khấy đều thu được 7,8 g kết tủa Lại thêm tiếp vào cốc 100 ml dung dịch Y kh́y đều lượng kết tủa có cốc là 10,92g, phản ứng đều xảy hoàn toàn Hãy xác định CM dung dịch X Giải: Gọi CM dung dịch X a Thì nAlCl3 = 0,1a Tổng số mol NaOH là: 0,15.2 + 0,1.2 = 0,5 mol Nếu NaOH hết thì: 3NaOH + AlCl3 Al(OH)3 + 3NaCl 0,5 0,17 =>mAl(OH)3 = 0,17.78 = 13g #10,92 g Chứng tỏ NaOH dư Ta có PTHH: 3NaOH + AlCl3 Al(OH)3 + 3NaCl 0,3a 0,1a 0,1a NaOH + Al(OH)3 NaAlO2 + 2H2O 0,5-0,3a 0,5-0,3a =>Số mol Al(OH)3 lại là: 0,1a –(0,5-0,3a) =10,92:78=0,14 =>a=0,16M Câu 4: Dung dịch X gồm Al(NO3)3 0,5M và H2SO4 1M Dung dịch Y gồm KOH 2,75M và Ba(OH)2 0,5M.Trộn lẫn 200ml dung dịch X với 200ml dung dịch Y Sau phản ứng kết thúc thu được m g kết tủa Tính m (Đề thi HSG tỉnh năm 2015) Giải: Theo ta có: dung dịch X có: n Al(NO3)3 =0,5.0,2 = 0,1 mol, nH2SO4 = 0,2.1 = 0,2 mol 19 Dung dịch Y có: nKOH = 0,55mol, nBa(OH)2 = 0,1mol PT ion: Al(NO3)3 Al3+ + 0,1 NO3− 0,1 H2SO4 2H+ + SO42− 0,2 0,4 0,2 KOH K+ + OH0,55 0,55 Ba(OH)2 Ba2+ + 2OH0,1 0,1 0,2 =>nH+ = 0,4 mol; nOH- = 0,75 mol; nAl3+=0,1 mol; n SO42− =0,2mol; nBa2+ = 0,1mol Trộn X Y ta có PT sau: H+ + OH- H2O 0,4 0,4 Ba2+ + SO42− BaSO4 0,1 Al3+ + 0,1 0,1 3OH- Al(OH)3 0,1 0,3 0,1 Như số mol OH- phản ứng là: 0,4 + 0.3 = 0,7 mol =>nOH - dư 0,05mol nên: Al(OH)3 + OH- AlO2− + 2H2O 0,05 0,05 Vậy m = mBaSO4 + mAl(OH)3 lại = 0,1.233 + (0,1-0.05).78 = 27,2 g *Bài tập tham khảo: Câu 5: Trộn 100 ml dung dịch Fe2(SO4)3 1,5M với 150 ml dung dịch Ba(OH) 2M thu được kết tủa A và dung dịch B Nung kết tủa A không khí đến khối lượng khơng đổi thu được chất rắn D Thêm BaCl dư vào dung dịch B tách kết tủa E a) Viết PTHH Tính lượng D và E b) Tìm nồng độ mol chất tan dung dịch B (coi thể tích thay đổi khơng đáng kể) Đáp số: mFe2O3 = 16g; mBaSO4=34,95g, CM=0,2M Câu 6: 20 Cho hỗn hợp A gồm Al, Al2O3, CuO tan hết lít dung dịch H2SO40 0,5M tạo thành dung dịch B và 6,72 lít khí H (đktc) Để cho dung dịch bắt đầu có kết tủa với NaOH thể tích tối thiểu dung dịch NaOH 0,5M phải thêm vào dung dịch B là 0,4 lít và kết tủa khơng thay đổi thể tích NaOH dung dịch NaOH 0,5M phải dùng là 4,8 lít Tính thành phần % chất A Đáp số: mAl = 5,4g, mAl2O3 = 10,2g , mCuO = 24g V Kết đạt được: Tôi áp dụng số phương pháp giải vào công tác bồi dưỡng học sinh giỏi lớp năm học 2008 – 2009, 2015 – 2016 thấy đa số học sinh nắm phương pháp để giải Phần lớn học sinh trở nên tự tin hơn, tích cực sáng tạo gặp tốn dạng Từ chất lượng mơn hóa ngày có chủn biến tốt đạt thành tích tốt năm học C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: I Kết luận: Trên số phương pháp giải tập liên quan đến kim loại nhôm học sinh lớp với mục tiêu nhằm tạo thuận lợi cho học sinh việc làm tốn hóa học Chúng ta biết dạy học khơng có PPDH vạn năng, có trình độ lực người giáo viên làm chủ kiến thức, tường minh kế hoạch dạy học, hiểu rõ nhu cầu khả học sinh để đưa tập phương pháp thật phù hợp với đối tượng Có việc hiểu kiến thức, vận dụng kiến thức học sinh đạt hiệu cao từ chất lượng ngày nâng cao Chính tơi nghĩ để dạy để dạy học sinh làm tốt tập mơn hóa học nói riêng mơn khác nói chung, người giáo viên phải không ngừng học tập, trau dồi chuyên môn Đặc biệt cấp học THCS, cần tích cực đổi PPDH, bắt đầu từ việc đổi cách soạn bài, cách tổ chức học sinh hoạt động, sử dụng phương pháp phù hợp với loại tập, phù hợp với tâm lí học sinh Với việc giải tốn hóa học, quan trọng giáo viên phải tạo cho học sinh hứng thú, để làm việc người giáo viên phải tích cực đổi phương pháp dạy học II Kiến nghị: 21 Hóa học môn quan trọng bậc THPT ngược lại cấp THCS học sinh thường coi Hóa mơn phụ Tơi mong muốn có nhiều thi học sinh giỏi Hóa cho cấp học nhằm nâng cao chất lượng giáo viên có hội trao dồi kiến thức đề tài anh em đồng nghiệp làm tài liệu tham khảo Qua nghiên cứu áp dụng cho học sinh thu hiệu định, để học tập môn hóa học em có kết cao kiến thức vững Tơi kính mong bạn bè đồng nghiệp góp ý kiến thêm để đề tài tơi hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO 1_ Sách giáo khoa Hóa 9, 10, 11, 12 2_ 350 tập hóa học chọn lọc nâng cao hóa học tác giả Ngơ Ngọc An NXB giáo dục năm 2008 3_ Sách tập hóa học tác giải Lê Xuân Trọng NXB giáo dục năm 2007 4_ Tuyển chọn đề thi tuyển sinh mơn Hóa học năm 2006, 2010 5_Bồi dưỡng học sinh THCS tác giả Vũ Anh Tuấn NXB giáo dục Việt Nam năm 2014 22 ... liên quan đến kim loại nhôm hợp chất nhôm, đúc rút kinh nghiệm qua lần thi học sinh giỏi Hai nghiên cứu khả tiếp thu học sinh THCS qua đề thi học sinh giỏi cấp để có cách trình bày thật hợp. .. pháp dạy học II Kiến nghị: 21 Hóa học mơn quan trọng bậc THPT ngược lại cấp THCS học sinh thường coi Hóa mơn phụ Tơi mong muốn có nhiều thi học sinh giỏi Hóa cho cấp học nhằm nâng cao chất lượng. .. mơn khó với học sinh nên học sinh học tập môn thường dễ chán nản Đối với học sinh giỏi việc giải tập liên quan đến kim loại nhôm gặp nhiều khó khăn nhơm kim loại có tính chất hóa học phức tạp