kỹ năng giải nhanh khi gặp một bài toán có đồ thị về CO2 tác dụng với dung dịch kiềm

Sáng kiến kinh nghiệm trung học phổ thông này quý thầy cô sẽ có nguồn tài liệu tham khảo hay, củng cố xây dựng phương pháp dạy hiệu quả, qua đó giúp các em học sinh tiếp thu bài tốt, nắm vững kiến thức phát triển tư duy trí tuệ. Sáng kiến kinh nghiệm tiểu học tập hợp các đề tài đa dạng mang tính ứng dụng cao như ứng dụng công nghệ thông tin trong trường học

MỤC LỤC

1.1 Lí do chọn đề tài……… 1

1.2 Mục đích nghiên cứu……… 1-2 1.3 Đối tượng nghiên cứu……… 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu……… 2

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm……… 2

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

2-3 2.3 Các giải pháp thực hiện để giải quyết vấn đề……… 3-18 2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục………

18-19 3 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ……… 19-20 3.1 Kết luận……… 19

1 Mở đầu.

1.1 Lí do chọn đề tài.

Hóa học là một bộ môn thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, do đó đòi hỏi ngườihọc phải có quá trình tư duy logic Những năm trở lại đây, bộ môn hóa học đượcthi theo hình thức trắc nghiệm, bài toán hóa học ngắn gọn, yêu cầu học sinh làmtrong một thời gian rất ngắn Hiện nay việc giải bài tập hóa học nói chung đốivới học sinh còn gặp nhiều khó khan Hiện tượng các em chuyển sang học và thiban khoa học xã hội nói chung, không học hóa nói riêng có xu hướng tăng lên.Chính vì lẽ đó, người thầy giáo dạy hóa học phải đổi mới phương pháp giảngdạy nhằm thu hút gây hứng thú học tập cho học sinh, phải tìm ra những cáchgiải hay, nhanh, mới, ngắn gọn, dễ hiểu, giúp các em hiểu sâu sắc bản chất củavấn đề

Bằng kinh nghiệm một số năm đi dạy các em học sinh từ yếu đến trung bình,khá và theo dõi nội dung đề thi của bộ giáo dục, tôi nhận thấy bài toán CO2 tácdụng với dung dịch kiềm thường xuyên được đề cập Đây là một bài toán khôngmới, các thầy cô đều giảng dạy nhiều, tuy nhiên tôi vẫn mạnh dạn trình bày sangkiến của mình Hy vọng sáng kiến này sẽ là một tài liệu tham khảo phục vụ tốtcho việc học tập của các em học sinh và cho các bạn đồng nghiệp

1.2 Mục đích nghiên cứu.

Bài toán CO2 tác dụng với dung dịch kiềm trong đề thi của bộ giáo dục đưa

ra dưới hình thức rất nhiều dạng câu hỏi khác nhau Trong các tài liệu thamkhảo, cách hướng dẫn dạng toán này cũng khá chung chung Điều này, chỉ cócác em học sinh khá mới tiếp thu và lĩnh hôi được Còn đối với các em học sinhyếu, trung bình việc tiếp thu sẽ rất khó khan Do đó với việc phân dạng bài toán

CO2 tác dụng với dung dịch kiềm thành bài toán:

+ CO2 tác dụng với dung dịch kiềm đơn chức ( NaOH; KOH) (1)

+ CO2 tác dụng với kiềm đa chức ( Ca(OH)2; Ba(OH)2) (2)

+ CO2 tác dụng với hỗn hợp dung dịch kiềm ( NaOH; KOH; Ca(OH)2; Ba(OH)2)(3)

+ Vẽ đồ thị bài toán CO2 tác dụng với dung dịch kiềm đa chức (4)

+ Vẽ đồ thị bài toán CO2 tác dụng với dung dịch hỗn hợp kiềm (5)

1

Việc phân dạng rõ, cụ thể sẽ giúp các em học sinh lĩnh hội kiến thức dễ dàng.Đối với tất cả các em dạng toán (1), (2), (3) đều áp dụng làm tốt Còn dạng (4)

sẽ mở rộng dành cho các em học sinh khá, giỏi

1.3 Đối tượng nghiên cứu.

Như đã trình bày ở trên, với cách phân dạng cụ thể như trên, sẽ giúp các em ởcác mức độ học tập khác nhau ( yếu, trung bình, khá, giỏi) không lung túng,định hướng đúng, xử lý nhanh khi làm bài tập về khí CO2 tác dụng với dungdịch kiềm

1.4 Phương pháp nghiên cứu.

Trong năm học 2016-2017, với việc áp dụng cách dạy phân dạng toán nhưtreeb ở 2 lớp 11D, 11E Đây là 2 lớp có số lượng học sinh học yếu tương đốinhiều Bằng phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin, tôi nhậnthấy các em học sinh đều biết cách vận dụng và làm bài toán này Đây cũng làmột thành công trong việc tạo hứng thú cho các em trong việc giải bài tập hóahọc Một môn học mà các em học sinh có xu hướng ngại học

2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm.

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm.

+ Đối với dạng bài toán CO2 tác dụng với dung dịch kiềm thì nếu đẻ ý, viết đúngphương trình phản ứng thì các em sẽ hiểu được bản chất của cách giải dạng toánnày Điều khó đối với học sinh yếu và trung bình là kĩ năng viết phương trìnhhóa học và giải toán còn yếu Do đó, để hình thành cho học sinh yếu và trungbình một phương pháp giải nhanh bài toán này, người giáo viên phải rèn luyệncho học sinh kĩ năng viết phương trình hóa học, khả năng phân tích đề bài, ápdụng làm nhiều bài tập để giúp các em khắc sâu kiến thức

+ Còn đối với các em khá, giỏi, bài toán vẽ đồ thị hàm số là một kiến thức ởmức độ tu duy cao hơn Người giáo viên phải giúp học sinh nắm được bản chấtcủa việc xây dựng đồ thị, hướng dẫn các em đi đến việc xây dựng đồ thị Từ chỗnắm vững lý thuyết, nắm vững bản chất của đồ thị, hình thành phương pháp, kỹnăng giải nhanh khi gặp một bài toán có đồ thị về CO2 tác dụng với dung dịchkiềm

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

- Các bài toán về khí CO2 tác dụng với dung dịch kiềm như tôi đã trình bày ởtrên, nếu không chia dạng cụ thể, thì học sinh yếu, trung bình thường lúng túng,

- Với bài toán vẽ đồ thị hàm số khí CO2 tác dụng với dung dịch kiềm, các emhọc sinh khá và giỏi thấy phức tạp, không làm được Nhưng thực tế nếu biết rõbản chất và phương pháp thì bài toán này cực kỳ đơn giản.

2.3 Các giải pháp thực hiện để giải quyết vấn đề.

a Giải bài tập CO2 tác dụng với dung dịch kiềm đơn chức ( NaOH; KOH)

Xét: 2

NaOH CO

n T n

( Làm tương tự với CO2 tác dụng với dung dịch KOH) [3]

b Giải bài tập CO2 tác dụng với dung dịch kiềm đa chức ( Ca(OH)2, Ba(OH)2)

n T n



Dựa vào 2 phương trình phản ứng:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (3)

2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (4)

Ta có thang số T : Ca(HCO3)2 CaCO3

0 Ca(HCO3)2 1/2 Ca(HCO3)2 1 CaCO3 T

CO2 dư CaCO3 Dư Ca(OH)2

3

Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2

và CaCO3

CaCO3 CaCO3 và

Ca(OH)2

( làm tương tự với CO2 tác dụng với dung dịch Ba(OH)2).[3]

Trong bài toán này, muối trung hòa tồn tại ở dạng kết tủa Do đó, ta có 1 sốđiểm lưu ý sau:

+ Nếu bài toán CO2 tác dụng với dung dịch bazơ đa chức ( Ca(OH)2; Ba(OH)2)

có sinh ra kết tủa thì bài toán phải có muối trung hòa tạo thành Nghĩa là, có haitrường hợp xảy ra:

 Trường hợp 1: Tạo ra 2 muối : 1/2 < T < 1

 Trường hợp 2: Tạo ra muối trung hòa: T ≥ 1

+ Nếu bài toán CO2 tác dụng với dung dịch bazơ đa chức có sinh ra kết tủa, lọc

bỏ kết tủa thu được dung dịch X Thêm dung dịch kiềm vào X lại thấy xuất hiệnkết tủa Dung dịch X chứa muối axit CO2 tác dụng với dung dịch kiềm tạo

ra hai muối

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + 2 H2O

Ba(HCO3)2 + 2NaOH → BaCO3 + Na2CO3 + 2H2O

+ Nếu bài toán CO2 tác dụng với dung dịch bazơ đa chức có sinh ra kết tủa, lọc

bỏ kết tủa thu được dung dịch X Nung nóng dung dịch X lại thấy xuất hiện kếttủa thì dung dịch X chứa muối axit CO2 tác dụng với dung dịch kiềm tạo ra haimuối

3 Giải bài tập CO2 tác dụng với hỗn hợp bazơ ( NaOH; KOH; Ca(OH)2;Ba(OH)2).

n T n

So sánh số mol CO32-, số mol Ca2+ để tính kết tủa theo CO32- hay Ca2+;

4 Giải bài toán vẽ đồ thị hàm số sự phụ thuộc của kết tủa CaCO3 ( hoặc BaCO3)vào số mol CO2 trong bài toán CO2 tác dụng với bazơ đa chức Ca(OH)2,Ba(OH)2

- Xét bài toán: Cho x mol CO2 tác dụng với amol Ca(OH)2 tạo ra y mol kết tủaCaCO3?

Lúc này, giáo viên hướng dẫn học sinh trình bày cách lí giải theo cách viếtphương trình phản ứng sau:

+ Ban đầu: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (1)

x mol a mol

5

Trường hợp 1: x ≤ a, phản ứng (1) chưa xảy ra hết, Ca(OH)2 dư hoặc đủ.

a mol (x-a) mol

Xảy ra các trường hợp tiếp theo:

 Nếu : x-a ≤ a  x ≤ 2a Phản ứng (2), CO2 hết, CaCO3 dư

 y n CaCO du3 a- (x-a) = 2a- x(**)

 Nếu : x-aa x>2a Phản ứng (2), CO2 dư, CaCO3 hết

Từ đó, ta đi đến kết luận cuối cùng: ( Với: x = n Ca OH( ) 2 ; y = n CaCO3 ; a = n Ca OH( ) 2 )

5 Giải bài toán vẽ đồ thị hàm số sự phụ thuộc của kết tủa CaCO3 hoặc BaCO3

vào số mol CO2 trong bài toán CO2 tác dụng với hỗn hợp bazơ

0 b a= 2a-b 2a = a

b

- Xét bài toán: Cho x mol CO2 tác dụng với amol Ca(OH)2 và b mol NaOH tạo

ra y mol kết tủa CaCO3

Lúc này, giáo viên hướng dẫn học sinh xét bài toán CO2 tác dụng với OH- theocách viết phương trình phản ứng sau:

+ Ban đầu: CO2 + 2OH- → CO32- + H2O (1)

Xảy ra các trường hợp tiếp theo:

* Nếu: x –(a+b/2) ≤ a + b/2  x < 2a +b Phản ứng (2), CO2 hết, CO32- dư n CO2 du  (a b / 2) (  x (a b / 2)) 2  a b x 

1 nếu : x > 2a +b ( Với a = n Ca OH( ) 2 ; b= n NaOH )

Đồ thị hàm số biểu diễn sự phụ thuộc của CO32- vào CO2 là:

7

a + b/2

Kết tủa CaCO3 phụ thuộc vào mối quan hệ giữa Ca2+ và CO32- Vì: a< a + b/2

Lúc này: n CaCO3 max= n Ca2  amol Đồ thi biểu diễn mối quan hệ giữa kết tủa

CaCO3 vào CO2 là: ( Làm tương tự với trường hợp kết tủa là BaCO 3 )

(III)

Dựa vào đồ thị (I) và (III), ta nhận thấy hai đồ thị này có điểm chung Do đógiáo viên chỉ cần hướng dẫn học sinh phát hiện điểm giống nhau, và áp dụngcách tính nhanh vào làm bài tập trong cả hai dạng 4,5 là được

n CO2

( Với n OH  2n Ca OH( ) 2 ) (n OH n OH của các bazơ )

Sau đây là 1 số ví dụ minh họa cho phần lý thuyết trên:

0 b -b

0 a+b/2= 2a + b =

Bài tập 1: Cho 1,568 lít CO2 (đktc) hấp thụ hết vào dung dịch chứa 3,36 gamNaOH.Muối thu được sau phản ứng có khối lượng là:

Hướng dẫn : Xét: 2

0, 084

1, 2 0,07

NaOH CO

n T n

Bài 2: Nung 13,4 gam hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại hóa trị 2, thu

được 6,8 gam chất rắn và khí X Lượng khí X sinh ra cho hấp thụ vào 75 mldung dịch NaOH 1M, khối lượng muối khan thu được sau phản ứng là:[1]

→ Sinh ra muối NaHCO3, dư CO2;

→ n NaHCO3 n NaOH  0,075mol  mmuối = 0,075.84 = 6,3 g Đáp án: D

Bài 3: Cho V lít khí CO2 (đktc) hấp thụ hết vào 500 ml dung dịch NaOH 1M

Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 25,2 gam chất rắn Giá trị của V là:[3]

Hướng dẫn: Xét 2 trường hợp:

Trường hợp 1: Sinh ra 2 muối: NaHCO3 và Na2CO3

Gọi số mol NaHCO3 : a mol; Na2CO3 : b mol

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố: 64a + 106b = 25,2 a = âm

a + b = 0,5 b = âm

9

Trường hợp 2: Sinh ra muối Na2CO3, dư NaOH

Gọi số mol Na2CO3 và NaOH dư là a, b Ta có hệ phương trình:

Bài 5: Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít khí CO2 (đktc) vào 750 ml dung dịch Ba(OH)2

0,2M, thu được m gam kết tủa Giá trị của m là:[1]

Ba OH CO

n T n

Bài 6: Hấp thụ hoàn toàn 3,36 lít khí CO2 (đktc) vào 125 ml dung dịch Ba(OH)2

1M thu được dung dịch X Coi thể tích dung dịch không thay đổi, nồng độ molcủa chất tan trong dung dịch X là:

Ba OH CO

n T n

MBa HCO

Đáp án: B

Bài 7: Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lít khí CO2 (đktc) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2

nồng độ a mol/lít, thu được 15,76 gam kết tủa Giá trị của a là:[1]

Hướng dẫn: 3

15,76

0,08 197

11

→ Đáp án: B

Bài 11: Sục 4,48 lít khí CO2 (đktc) vào 1 lít dung dịch hỗn hợp Ba(OH)2 0,12M

và NaOH 0,06M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam kếttủa Giá trị của m là:[1]

t0

Hướng dẫn:

2

0,12.2 0,06 0,3

0, 2 0,3

0, 2

OH CO

0 0,02 0,15 0,16 nCO2

Bài 14: Sục khí CO2 vào V ml dung dịch hỗn hợp NaOH 0,2M và Ba(OH)2

0,1M Đồ thị biểu diễn khối lượng kết tủa theo số mol CO2 phản ứng như sau:[5]

Bài 15: Cho 18,3 gam hỗn hợp X gồm Na và Ba vào nước dư thu được dung

dịch Y và 4,48 lít khí hidro (đktc) Xác định thể tích khí CO2 (đktc) cho vàodung dịch Y để thu được kết tủa cực đại?[3]

Hướng dẫn: Gọi số mol Na, Ba lần lượt là a mol và b mol.

→ 23 a + 137 b = 18,3 (1)

Na + H2O→ NaOH + ½ H2

a a/2

nCaCO 3 x

0 0,1 0,5

nCaC O3 x

0 0,03 0,13 nCO2

Dạng 1: Bài toán CO2 tác dụng với dung dịch kiềm đơn chức.

Bài 1: Hấp thụ hoàn toàn 3,36 lít CO2(đktc) vào 200 ml dung dịch NaOH 1M.sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam muối giá trị của m là:

Bài 2: Hấp thụ hoàn toàn 5,6 lít CO2 (đktc) vào 300 ml dung dịch KOH 1M Saukhi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X Cô cạn dung dịch X,thu được m gam chất rắn khan Giá trị của m là:

Bài 3: Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít khí CO2 (đktc) vào 300 ml dung dịch NaOH1M thu được dung dịch A Cô cạn dung dịch A thu được a gam chất rắn khan.Giá trị của a là:

Bài 4:Hấp thu hoàn toàn 6,72 lít khí CO2 (đktc) vào dung dịch chứa a mol KOH,thu được dung dịch chứa 33,8 gam hỗn hợp muối Giá trị của a là:[1]

Bài 5: Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít CO2 (đktc) vào 100 ml dung dịch gồm K2CO3

0,2M và KOH x mol/lít Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dungdịch Y Cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch BaCl2 dư, thu được 11,82 gam kếttủa Giá trị của x là:[1]

15

Dạng 2: Bài toán CO2 tác dụng với dung dịch kiềm đa chức Ca(OH)2, Ba(OH)2.

Bài 6: Hấp thụ hoàn toàn 3,36 lít CO2 (đktc) vào 100 ml dung dịch nước vôitrong có nồng độ 1M Sau phản ứng thu được m gam kết tủa Giá trị của m là:

A Tăng 13,2g B Tăng 20g C Giảm 16,8g D Giảm 6,8g Bài 9: Hấp thụ hoàn toàn 0,14 mol CO2 (đktc) vào 0,11 mol dung dịch nước vôitrong Khối lượng dung dịch sau phản ứng tăng hay giảm bao nhiêu gam?

A Tăng 13,2g B Tăng 20g C Giảm 1,84g D Giảm 18,4g

Bài 10: Hấp thụ hoàn toàn 1,12 lít khí CO2 (đktc) vào 200 ml dung dịchCa(OH)2 nồng độ x mol/lít, thu được 1gam kết tủa Giá trị của x là:

Bài 11: Cho V lít khí CO2 (đktc) hấp thụ hoàn toàn vào 3 lít dung dịch Ca(OH)2

0,01M thu được 1,5 gam kết tủa Giá trị của V là:

A 0,336 B 2,016 C 0,336 hoặc 2,016 D 0,336 hoặc 1,008 Bài 12: Hấp thụ V lít CO2(đktc) vào dung dịch Ba(OH)2 thu được 19,7 gam kếttủa Loại bỏ kết tủa rồi nung nóng phần dung dịch còn lại thu được 9,85 gam kếttủa nữa Giá trị của V là:

A 3,36 lít B 2,24 lít C 1,12 lít D 4,48 lít Bài 13: Cho V lít khí CO2 (đktc) hấp thụ hết bởi dung dịch Ba(OH)2 thu được19,7 gam kết tủa Lọc bỏ kết tủa, cho nước lọc tác dụng với dung dịch NaOH dưlại thu thêm 14,775 gam kết tủa nữa Giá trị của V là:

Dạng 3: Bài toán CO2 tác dụng với hỗn hợp bazơ

Bài 14: Cho 0,448 lít khí CO2 (đktc) hấp thụ hoàn hết vào 100 ml dung dịchchứa hỗn hợp NaOH 0,06M và Ba(OH)2 0,12M, thu được m gam kết tủa Giá trịcủa m là:[1]

A 1,182 B 3,940 C 2,364 D 1,970 Bài 15: Hấp thụ hoàn toàn 0,672 lít khí CO2(đktc) vào 1 lít dung dịch gồmNaOH 0,025M và Ca(OH)2 0,0125M, thu được x gam kết tủa Giá trị của x là:

Bài 18: Hấp thụ hoàn toàn 4,48 lít khí CO2 (đktc) vào 500 ml dung dịch hỗnhợp gồm NaOH 0,1M và Ba(OH)2 0,2M, sinh ra m gam kết tủa Giá trị của m là:[1]

Dạng 4: Bài toán đồ thị khí CO2 tác dụng với bazơ

Bài 19: Hòa tan hoàn toàn 11,2 gam CaO vào H2O thu được dung dịch G Sụckhí CO2 vào dung dịch G, qua quá trình khảo sát người ta lập đồ thị của phảnứng như sau:[2]

Giá trị của x là:

Bài 20: Hấp thụ V lít CO2 (đktc) vào 0,1 lít dung dịch Ca(OH)2 0,2M thu được

m gam kết tủa Biết 0,448 lít < V < 1,344 lít Hỏi m có giá trị trong khoảng nào:

A 2≤m<3 B 2<m<4 C 0≤m< 2 D 2< m< 6

17

mCaC O3

0 x 15x nCO2

Bài 21: Cho 20,7 gam hỗn hợp CaCO3 và K2CO3 phản ứng hết với dung dịchHCl dư thu được khí Y Sục toàn bộ khí Y từ từ vào dung dịch chứa 0,16 molBa(OH)2 thu được m gam kết tủa Hỏi m có giá trị trong khoảng nào?[3]

A 31,52> m> 0 B 31,52 > m> 29,55

C 31,52 ≥ m> 29,55 D 31,52 ≥ m> 22,261

Bài 22: Hấp thụ hết 1,792 lít khí CO2 (đktc) bởi dung dịch chứa a gam Ca(OH)2

thu được m gam kết tủa Nếu dùng 2,464 lít CO2 (đktc) thì thu được 0,625mgam kết tủa Giá trị của a là:

Dạng 5: Bài toán đồ thị CO2 tác dụng với hỗn hợp các bazơ

Bài 23: Dung dịch A chứa 0,4 mol Ba(OH)2 và 0,5 mol NaOH Sục CO2 dư vào

A thấy lượng kết tủa biến đổi theo số mol CO2 Để thu được lượng kết tủa lớnnhất thì số mol CO2 là:

A 0,4≤m≤0,8 B 0,4≤m≤ 0,5 C 0,5≤m≤0,9 D 0,4≤m≤0,9 Bài 24: Sục CO2 vào dung dịch chứa Ca(OH)2 và NaOH, ta thu được kết quảnhư hình bên Giá trị của b là:[2]

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục.

Bằng việc phân dạng rõ ràng và cụ thể bài toán CO2 tác dụng với dungdịch kiềm Tôi nhận thấy, tại các lớp mình dạy, các em đều tiếp thu được phần

0,12

0 a b 0,46 nCO2

0.06

0,4

0 0,4 1 nCO2