Hướng dẫn học sinh THCS làm bài tập về tỉ khối chất khí và khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HỐ PHỊNG GD&ĐT THỌ XUÂN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH THCS LÀM BÀI TẬP VỀ TỈ KHỐI CHẤT KHÍ VÀ KHỐI LƯỢNG MOL TRUNG BÌNH CỦA HỖN HỢP KHÍ Người thực hiện: Nguyễn Thị Cẩm Tu Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THCS Thọ Nguyên SKKN thuộc lĩnh mực (môn): Hóa học THỌ XUÂN, NĂM 2018 -1- MỤC LỤC Trang I MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu II NỘI DUNG Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Các sáng kiến kinh nghiệm giải pháp sử dụng để giải vấn đề 3.1 Bài tập liên quan đến tỉ khối khí A khí B, với khơng khí 3.2 Bài tập khối lượng mol trung bình tỉ khối hỡn hợp khí 3.3 Biết khối lượng số mol hỡn hợp khí tính thành phần định lượng (thể tích, số mol, khối lượng) từng khí hỡn hợp 3.4 Thêm khí vào hỗn hợp để thay đổi khối lượng mol trung bình hỡn hợp theo u cầu tốn 3.5 Bài tập luyện tập 12 14 15 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 17 Kết luận, kiến nghị 18 3.1 Kết luận 18 3.2 Kiến nghị 18 -2- I MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Thực mục tiêu quốc gia đởi tồn diện giáo dục, hướng tới mục đích phát triển lực toàn diện cho học sinh Do đó trường THCS ngồi nhiệm vụ cung cấp kiến thức thì phải ln coi trọng việc phát triển lực toàn diện cho học sinh giúp em vận dụng tốt lực có vào thực tiễn sống Bên cạnh đó, cũng cần chú trọng nâng cao tư duy, phát triển những học sinh có khiếu Khơng nằm ngồi mục đích đó, giáo viên Hóa học chú trọng khơi dậy những đam mê, hứng thú học tập giúp học sinh mình rèn luyện phát triển khả tư Trong trình giảng dạy, nhận thấy học sinh thường lúng túng gặp tập liên quan đến khối lượng mol trung bình hỡn hợp khí tỉ khối chất khí Bên cạnh đó, tập dạng số lượng khơng nhiều, tài liệu tham khảo Do đó tìm hiểu sâu để có thể áp dụng đề tài “Hướng dẫn học sinh THCS làm bài tập về tỉ khối chất khí và khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí” vào việc nâng cao kiến thức, phát triển tư cho em học sinh THCS Qua nhiều năm vận dụng đề tài, hệ học sinh tự tin đạt kết cao kì thi Mục đích nghiên cứu Phân dạng đưa phương pháp giải số tập khối lượng mol trung bình hỡn hợp khí tỉ khối chất khí nhằm phát triển lực, rèn luyện tư nâng cao chất lượng bồi dưỡng HSG hóa học trường THCS Đối tượng nghiên cứu Bài tập tỉ khối chất khí khối lượng mol trung bình hỡn hợp khí Phương pháp Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết - Tìm tài liệu từ nhiều nguồn - Tổng hợp tập phân dạng - Đưa phương pháp giải cho từng dạng - Áp dụng vào thực tế giảng dạy - Tham khảo ý kiến góp ý đồng nghiệp để hoàn thiện đề tài - Viết đề tài hồn chỉnh -3- II NỢI DUNG Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm Thực theo Nghị số 29-NQ/TW Ban chấp hành Trung ương đởi tồn diện Giáo dục đào tạo, để góp phần bồi dưỡng nhân tài, phát triển toàn diện lực phẩm chất người học thì việc bồi dưỡng HSG cấp học tất môn học cần thiết Ơ trường THCS, phần tỉ khối chất khí giới thiệu ngắn SGK Hóa học 8, vì mạnh dạn đưa thêm số lý thuyết khối lượng mol trung bình tỉ khối hỡn hợp khí MA ⇒ M A = d A / B xM B - Tỉ khối khí A khí B: d A / B = MB M - Tỉ khối khí A khơng khí: d A / kk = A ⇒ M A = d A / B x 29 29 - Khối lượng mol trung bình hỗn hợp khí + Xét hỡn hợp khí X chứa Khí X1 (M1) có a1 mol, thể tích V1, thành phần % (số mol thể tích) x1 Khí X2 (M2) có a2 mol, thể tích V2, thành phần % (số mol thể tích) x2 …………………… Khí Xn (Mn) có an mol, thể tích Vn, thành phần % (số mol thể tích) xn Khối lượng mol trung bình hỡn hợp khí X ( M x ) MX = M 1.a1 + M a2 + + M n an a1 + a2 + + an MX = M 1.V1 + M V2 + + M n Vn V1 + V2 + + Vn MX = M 1.x1 + M x2 + + M n xn 100 + Nếu xét hỡn hợp X gồm khí thì: M 1.a1 + M a2 (2) a1 + a2 a1 a1 a2 a2 Đặt a + a = α , a + a + a + a = ⇒ a + a = − α 2 2 (1) ⇔ M x = (2) => M x =M1 α + M2.(1-α) (với α % số mol khí thứ nhất) Thực trạng của vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Khi làm tập khối lượng mol trung bình hỡn hợp khí tỉ khối chất khí khơng đòi hỏi học sinh phải có nhiều kiến thức, lại yêu cầu học sinh phải có khả tư định vì gặp tập nâng cao dạng nhiều học sinh tỏ lúng túng Mặc dù số lượng tập dạng gặp nhiều đề thi HSG Hóa học THCS tập dạng có tài liệu tham khảo, sách giáo khoa sách tập hóa học lớp 8, cũng -4- có vài bài, nên học sinh không luyện tập nhiều Chính vì HS thường gặp khó khăn giải tập dạng này, em thường không nhận diện dạng bài, cộng thêm kĩ giải tốn hóa chưa tốt nên em khơng làm làm sai Tôi khảo sát em HS đội tuyển HSG lớp năm học 2013 - 2014 với đề có câu hỏi sau: Bài 1: Tỉ khối khí A hiđro bằng 40 Tỉ khối oxi khí B bằng 0,5 Tính tỉ khối khí A khí B Bài 2: Cho hỗn hợp gồm H2 CO có tỉ khối H bằng 6,2 Tính thành phần phần trăm thể tích khí hỡn hợp Kết thu sau: - Cả em làm câu - Câu 2: + em tính khối lượng mol trung bình hỡn hợp khí Với kết khảo sát trên, tơi tìm tài liệu để soạn hướng dẫn cho em, không có nguồn tài liệu viết đầy đủ, vì tập phần ít, gặp tập đề thi, khó để hệ thống lại Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề Các dạng tập khối lượng mol trung bình hỡn hợp khí tỉ khối chất khí thường gặp 3.1 Bài tập liên quan đến công thức tính tỉ khối của khí A đối với khí B hay khí A đối với không khí 3.1.1 Tính tỉ khối của khí A đối với khí B Ví dụ 1: Cho biết khí SO2 nặng hay nhẹ khí O2 lần? Hướng dẫn trả lời d SO2 / O2 = 64 =2 32 2 Vậy khí SO nặng khí O lần 3.1.2 Tính tỉ khối của khí A đối với khơng khí Ví dụ 1: Tính tỉ khối SO2 khơng khí Hướng dẫn trả lời d SO2 / kk = 80 ≈ 2,2 29 Vậy khí SO nặng khơng khí 2,2 lần Với các bài tập tính tỉ khối của khí A đối với không khí thường hay gặp bài tập giải thích cách thu khí hay giải thích các hiện tượng thực tế các ví dụ dưới đây: Ví dụ 2: (Bài tập SGK HH8 trang 69) Có thể thu những khí vào bình (từ những thí nghiệm tronng phòng thí nghiệm): khí hiđro H2, khí clo Cl2, khí cacbon đioxit CO2, khí metan CH4 bằng cách: -5- a) Đặt đứng bình? b) Đặt ngược bình? Giải thích việc làm Hướng dẫn trả lời Ta có 71 ≈ 0,069; d Cl2 / kk = ≈ 2,45; 29 29 44 16 = ≈ 1,52; d CH / kk = ≈ 0,552 29 29 d H / kk = d CO2 / kk 2 a) Khí Cl , CO nặng khơng khí nên có thể thu vào bình bằng cách đặt đứng bình b) Khí H , CH nhẹ khơng khí nên có thể thu vào bình bằng cách đặt ngược bình 2 2 Ví dụ 3: Để thu khí H , CO , Cl , N phòng thí nghiệm, em học sinh thu những khí vào bình sau: 2 - (1) Để úp bình thu khí Cl , H 2 - (2) Để đứng bình thu khí CO , N Theo em, bạn học sinh thu khí có đúng khơng? Tại sao? Hướng dẫn trả lời 2 Tính tỉ khới của các khí với khơng khí ta nhận thấy khí CO , Cl nặng 2 khơng khí, khí H , N nhẹ khơng khí nên cách thu (1) dùng để thu khí 2 2 Cl , CO ; cách thu (2) dùng để thu được N , H Bạn HS làm vậy có chỗ đúng chỗ sai Cách (1) bạn chỉ thu được 2 2 Cl không thu được H ; cách (2) bạn thu được N không thu được CO Ví dụ 4: Vì hầm mỏ ngừng khai thác lâu năm cần vào khu mỏ đó thì người thợ mỏ vào thường xách theo đèn dầu (hoặc nến) đặt cao ngang thắt lưng dẫn theo chó, xuất hiện tượng đèn tắt hay chó sủa, có dấu hiệu kiệt sức, khó thở thì người đó không tiếp tục vào sâu nữa mà quay trở Lí gì? Giải thích? -6- Hướng dẫn trả lời Trong lòng đất xảy tượng phân hủy số hợp chất vô hữu cơ, sản sinh khí CO2 CO2 khơng có mùi, không màu, không trì sống người động vật cháy Khí CO2 nặng khơng khí 1,52 lần, O2 nặng khơng khí 1,1 lần Như CO nặng khí O2, ln bên đó vào sâu thì lượng CO nhiều Nếu nến cháy leo lét sau đó tắt thì cảnh báo không nên xuống lí khơng khí đáy giếng thiếu O2, có nồng độ CO2 đậm đặc chứa nhiều khí độc khác Ví dụ 5: Vì giếng khoan cạn nước người thợ muốn xuống để đào tìm kiếm tiếp nguồn nước thì trước xuống giếng người thợ chặt cành tươi thả xuống giếng chừng – 10 phút lại kéo lên lại thả xuống nhiều lần tiếp đó xuống giếng đào? Hướng dẫn trả lời Khi vào giếng sâu sâu vào khu mỏ khí oxi lúc khơng đủ cho hô hấp Do đó người ta thường cầm đèn cầy vào khu mỏ, trường hợp đèn cầy tắt, không nên vào sâu vì vô cùng nguy hiểm Do đó mà người ta thường bẻ cành xanh xuống giếng để thu hết khí CO 2, cung cấp khí O2, sau đó xuống giếng Trước leo xuống giếng (kể giếng hay dùng) cũng phải có phương án thử xem giếng có khí độc khơng Cách đơn giản thắp nến đèn dầu thòng dây thả dần xuống tới điểm sâu có thể cách mặt nước khoảng nhỏ, nến vẫn cháy sáng bình thường khơng khí đáy giếng có thể trì hô hấp Cũng có thể cho gà hay chim vào lồng sau đó buộc dây thả dần xuống gần sát mặt nước giếng, thấy vật bị chết ngạt tức giếng có nhiều khí CO2 không nên xuống 3.1.3 Tính khối lượng mol của khí A biết tỉ khối của khí A so với khí B hoặc tỉ khối của khí A so với khơng khí Ví dụ 1: (Bài tập SGK HH8 trang 69) Hãy tìm khối lượng mol những khí: a) Có tỉ khối oxi là: 1,375; 0,0625 b) Có tỉ khối khơng khí là: 2,207; 1,172 Hướng dẫn trả lời a) Khối lượng mol khí có tỉ khối oxi 1,375 là: M = 1,375 32 = 44 (g) Khối lượng mol khí có tỉ khối oxi 0,0625 là: M = 0,0625 32 = (g) b) Khối lượng mol khí có tỉ khối khơng khí 2,207 là: M = 2,207 29 ≈ 64 (g) Khối lượng mol khí có tỉ khối khơng khí 1,172 là: M = 1,172 29 ≈ 34 (g) -7- Nhận xét: Ta cũng hay gặp nhiều bài không yêu cầu tính khối lượng mol của khí A, ta phải tính khối lượng mol của A mới có thể tính đáp sớ bài toán Ví dụ 2: Tỉ khối khí A H bằng 40 Tỉ khối oxi khí B bằng 0,5 Tính dA/B? Hướng dẫn trả lời M A = 40.2 = 80( g ); M B = 32 : 0,5 = 64( g ) 80 = 1,25 64 Ví dụ 3: Khí X có tỉ khối so với N2 bằng 1,214 X là: A CO B CO2 C H2S D SO2 Hướng dẫn trả lời M X = 1,214.28 ≈ 34( g ) Mà M CO = 28 g ; M CO2 = 44 g ; M H S = 34 g ; M SO2 = 64 g Suy X H2S Chọn đáp án C Ví dụ 4: Tính thể tích (đktc) gam khí A, biết tỉ khối A so với H 32 Hướng dẫn trả lời M A = 32.2 = 64( g ) ⇒ n A = = 0,125(mol ) ⇒ V A = 0,125.22,4 = 2,8(l ) 64 Ví dụ 5: Cho khí A B có cơng thức lần lượt N xOy NyOx Tỉ khối A so với H2 22, B so với H2 23 Xác định công thức hóa học A B Hướng dẫn trả lời M A = 22.2 = 44( g ); M B = 23.2 = 46( g ) ⇒ d A/ B = Ta có: MA = 14x + 16y = 44 (g) MB = 14y + 16x = 46 (g) Giải hệ ta có: x = 2, y = Vậy công thức hóa học A N2O, B NO2 3.2 Bài tập tính khối lượng mol trung bình và tỉ khối của hỗn hợp khí 3.2.1 Tính khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí biết thành phần của hỗn hợp khí, từ đó tính tỉ khối của hỗn hợp khí A với khí B hay tỉ khối của các hỗn hợp khí Phương pháp Xét hỡn hợp khí (X) chứa n Khí X1 (M1) Khí X2 (M2) Khí Xn (Mn) -8- Khối lượng mol trung bình hỡn hợp khí X ( ) Trong đó a1, a2, , an lần lượt số mol thể tích khí hỡn hợp (được đo cùng điều kiện có cùng đơn vị) Hoặc = M1x1 + M2x2 + + MnXn Với x1, x2, , xn lần lượt phần trăm theo thể tích số mol chất hỡn hợp X Nếu xét hỡn hợp X gồm khí thì: = M1x + M2 (1 - x) Với x phần trăm theo thể tích số mol khí M1 hỡn hợp X Ví dụ 1: Tính tỉ khối hỡn hợp khí sau H2 a) Hỡn hợp X gồm lít CO2 lít CH4 b) Hỡn hợp Y gồm mol O2 mol N2 c) Hỗn hợp M gồm lít CH4; 0,2 g H2; 3,36 lít O2 (thể tích chất đo đktc) Nhận xét: ở câu a và câu b các khí đều có đơn vị nên dễ dàng áp dụng các công thức để tính; ở câu c khí có đơn vị khác nên ta phải quy về cùng một đại lượng thể tích hoặc lượng chất (thường ta sẽ quy về lượng chất (mol)) để áp dụng công thức tính Hướng dẫn trả lời 2.44 + 3.16 27,2 = 27,2( g ) ⇒ d X / H = = 13,6 a) M X = 2+3 28,8 = 14,4 b) ⇒ dX /H = c) Nhận xét: trường hợp đề bài cho hỗn hợp nhiều chất với các đại lượng khác thì ta nên quy về một đại lượng chung, thường là lượng chất (mol) Vì ở bài này hai chất đều có cùng đại lượng thể tích nên ta sẽ quy khí H2 về thể tích 2 = 2,24 (l) MY = dY / H 8.16 + 2.2,24 + 3,36.32 = 17,65( g ) + 2,24 + 3,36 17,65 = = 8,825 Ví dụ 2: Tính tỉ khối hỡn hợp Y so với hỗn hợp X Biết rằng hỗn hợp Y gồm 1000,8 cm3 CO2 8,4 cm3 O2; hỗn hợp X gồm 25,2 cm3 C4H10 147 cm3 O2 Hướng dẫn trả lời -9- 25,2.58 + 147.32 ≈ 35,8( g ) 25,2 + 147 1000,8.44 + 8,4.32 MY = ≈ 43,9( g ) 1000,8 + 8,4 43,9 dY / X = ≈ 1,23 35,8 Lưu y: không được tính khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí bằng cách cộng tổng khối lượng mol của các chất khí hỗn hợp 3.2.2 Tính tỉ khối, khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí biết thành phần, tỉ lệ thể tích, tỉ lệ số mol các khí hỡn hợp Ví dụ 1: Cho hỡn hợp N2 O2 có tỉ lệ thể tích VN : VO2 = : Tìm tỉ khối hỡn hợp đó khơng khí? Nhận xét: Với những bài toán cho tỉ lệ số mol (hay tỉ lệ thể tích) các khí, ta xem số mol mỗi khí có giá trị bằng số theo tỉ lệ Như ở ví dụ này ta xem số mol N2 là 1mol và số mol O2 là mol Hướng dẫn trả lời 28.1 + 32.2 M = ≈ 30,67( g ) 1+ 30,67 d hh / kk = ≈ 1,057 29 Nhận xét: Trong hỗn hợp nhiều khí có cùng thể tích hoặc số mol thì xem tỉ lệ là 1:1 hoặc có thể giả sử số mol (hay thể tích) mỗi khí bằng mol (hoặc lít) Ví dụ 2: Tính tỉ khối hỗn hợp C3H6 CO2 (có cùng số mol) oxi Hướng dẫn trả lời MX = 42 + 44 = 43( g ) 1+1 43 ⇒ d ( C3H ,CO2 ) / O2 = ≈ 1,344 32 M ( C3 H ,CO2 ) = Ví dụ 3: Tính tỉ khối hỡn hợp đồng thể tích (C 3H8 C4H8) hỡn hợp đồng thể tích (N2 C2H4) Hướng dẫn trả lời M 1( C3 H ,C4 H ) = 44 + 56 = 50( g ) 1+1 Vì N2 C2H4 có khối lượng mol 28 nên M ( N ,C2 H ) = 28( g ) 50 d1/ = ≈ 1,786 28 - 10 - 3.2.3 Tính khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí các khí có cùng khối lượng Phương pháp Đối với trường hợp khí hỡn hợp có cùng khối lượng, ta giả sử khối lượng mỡi khí hỡn hợp bằng gam Ví dụ 1: Tính tỉ khối hỗn hợp C3H8 CO2 (có cùng khối lượng) khí oxi Hướng dẫn trả lời Giả sử khối lượng mỡi khí bằng gam Ta có khối lượng mol trung bình hỡn hợp khí: 1+1 ≈ 37,05( g ) 1 + 44 32 37,05 ⇒ d hh (C3H ,O2 ) / O2 = ≈ 1,16 32 M ( C3H ,O2 ) = - 11 - 3.2.4 Tính khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí biết tỉ khối của hỗn hợp khí đó với khí khác hay hỡn hợp khí khác Ví dụ 1: Tính khối lượng mol trung bình hỡn hợp khí O CO2 biết hỡn hợp có tỉ khối so với khơng khí bằng 1,379 Hướng dẫn trả lời M ( O2 ,CO2 ) = 1,379.29 ≈ 40( g ) Nhận xét: Với bài toán tính khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí biết tỉ khối của hỗn hợp khí đó với khí khác hay hỗn hợp khí khác, ta giải đối với trường hợp khí ở phần 3.1.3 3.2.5 Từ tỉ khối hay khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí, xác định thành phần định lượng các chất hỡn hợp Ví dụ 1: Cho hỡn hợp gồm H2 CO có tỉ khối H bằng 6,2 Tính thành phần % thể tích khí hỡn hợp Hướng dẫn trả lời Gọi x % thể tích H2 lit hỡn hợp => (1-x) % thể tích CO Theo ta có: x.2 + (1 − x ).28 d hh / H = = 6,2 ⇒ x = 0,6 Vậy lít hỡn hợp có 0,6 lit H2 0,4 lít CO Do đó: %VH = 60%;%VCO = 40% Ví dụ 2: Cho hỡn hợp X gồm: N2, H2 NH3 có tỉ khối so với H2 6,8 Tính thành phần phần trăm theo thể tích phần trăm theo khối lượng hỡn hợp Biết số mol H2 gấp lần số mol N2 Hướng dẫn trả lời Gọi a, b, c lần lượt số mol N2, H2 NH3 MX = 6,8 ⇒ M X = 6,8.2 = 13,6( g ) Ta có: d X / H = M H2 Theo đề bài, ta có hệ phương trình:  28a + 2b + 17c = 13,6 14,4a + 3,4c = 11,6b  ⇔ ⇒ b = 3a; c = 6a a + b + c   b = a  b = 3a + Phần trăm thể tích: Vì chất khí nên %V = %n Vậy: - 12 - a a 100% = 100% = 10% a+b+c a + 3a + 6a b 3a %VH = %n H = 100% = 100% = 30% a+b+c a + 3a + 6a c 6a %VNH = % n NH = 100% = 100% = 60% a+b+c a + 3a + 6a + Phần trăm theo khối lượng: Khối lượng hỡn hợp khí X: MX = 28a + 2b + 17c = 28a + 6a + 102a = 136a (g) Vậy: 28a %m N = 100% = 20,59% 136a 6a %m H = 100% = 4,41% 136a 17c %m NH = 100% = 75% 136a Nhận xét: Với ví dụ đã trình bày phương pháp giải theo dạng đặt ẩn tổng quát, giới thiệu cách làm này một cách chung để HS có thể áp dụng cho nhiều bài toán khác Riêng với ví dụ các em có thể giải theo phương pháp tự chọn lượng chất Giả sử lấy lượng hỗn hợp có chứa mol N => số mol H2 mol Gọi số mol NH3 hỗn hợp x mol Ta có: %VN = %n N = 28 + 3.2 + 17 x 34 + 17 x = 13,6 ⇔ = 13,6 ⇔ 34 + 17 x = 54,4 + 13,6 x ⇔ x = 1+ + x 4+ x Từ đó tính đáp sớ Ví dụ 3: Hỡn hợp A gồm H2 O2 có tỉ khối so với khơng khí 0,3276 a) Tính khối lượng mol trung bình hỡn hợp b) Tính tỉ lệ phần trăm số mol mỡi khí hỡn hợp bằng hai cách khác Hướng dẫn trả lời M a) Ta có: d A / kk = A = 0,3276 ⇒ M A = 0,3276.29 = 9,5( g ) M kk b) Tính phần trăm theo số mol mỡi khí Cách 1: Gọi a, b lần lượt số mol H2 O2 2a + 32b = 9,5 ⇔ 2a + 32b = 9,5a + 9,5b ⇔ a = 3b Theo câu a) ta có: M A = a+b Vậy: - 13 - a 3b 100% = 100% = 75% a+b 3b + b b b %nO2 = 100% = 100% = 25% a+b 3b + b Cách 2: Xét mol hỗn hợp gồm H2 O2 Gọi x số mol H2 ⇒ - x số mol O2 Theo đề bài, ta có phương trình: 2x + (1 - x).32 = 9,5 22,5 ⇔ x + 32 − 32 x = 9,5 ⇒ x = = 0,75 30 Vậy % số mol H2 75% phần trăm số mol O2 25% Ví dụ 4: Hỗn hợp A gồm SO2 O2 có tỉ khối so với hiđro bằng 15 Sau nung có xúc tác thích hợp thì thu hỡn hợp khí B có tỉ khối so với hiđro bằng 30 a) Tính phần trăm thể tích khí hỡn hợp trước sau phản ứng b) Tính phần trăm thể tích mỡi khí tham gia phản ứng xt ,t Biết phản ứng xảy ra: SO2 + O2  → 2SO3 Hướng dẫn trả lời a) Phần trăm thể tích trước sau phản ứng: + Trước phản ứng: Gọi a, b lần lượt số mol SO2 O2 hỗn hợp ban đầu Theo đề bài, ta có phương trình: MA d A / H2 = = 24 ⇒ M A = 24.2 = 48( g ) M H2 %n H = 64a + 32b = 48 ⇔ 64a + 32b = 48a + 48b ⇔ a = b a+b Vì chất khí nên %V = %n Vậy %VO2 = %VSO2 = 50% + Sau phản ứng ,t SO2 + O2 xt  → 2SO3 Ban đầu: (mol) a b Phản ứng: (mol) 2x x 2x Sau phản ứng: (mol) a - 2x b-x 2x ⇒ Tởng số mol khí sau phản ứng: a - 2x + b - x + 2x = 2a - x (mol) (Vì a = b) Theo đề ta có: MB d B / H2 = = 30 ⇒ M B = 30.2 = 60( g ) M H2 ⇔ ( a − x)64 + (b − x)32 + x.80 = 60 ⇔ a = 2,5 x 2a − x Suy ra: số mol hỗn hợp khí sau phản ứng là: 2a - x = 4x (mol) Số mol khí B: ⇔ - 14 - SO2 : a − x = 0,5 x(mol )  O2 : b − x = 1,5 x(mol ) SO : x(mol )  Vậy: 0,5 x %VSO2 = %nSO2 = 100% = 12,5% 4x 1,5 x %VO2 = %nO2 = 100% = 37,5% 4x 2x %VSO3 = %n SO3 = 100% = 50% 4x b) Phần trăm thể tích mỡi khí tham gia phản ứng Số mol SO2 tham gia phản ứng: 2x mol Số mol O2 tham gia phản ứng: x mol Số mol hỗn hợp ban đầu: a + b = 2a = 2.2,5x = 5x (mol) Vì chất khí nên %V = %n Vậy: 2x %VSO2 = 100% = 40% 5x x %VO2 = 100% = 20% 5x Nhận xét: Với các ví dụ trên, HS có thể chọn số mol một chất hỗn hợp là mol, rồi dựa vào dữ kiện đề bài để tìm số mol chất còn lại cũng được 3.3 Biết khối lượng và số mol hỗn hợp khí xác định thành phần định lượng (thể tích, số mol, khối lượng) từng khí hỡn hợp Phương pháp Với tốn tính thể tích từng khí hay phần trăm thể tích từng khí hỡn hợp khí biết khối lượng hỡn hợp (hoặc khối lượng mol trung bình hỡn hợp khí) số mol (hoặc thể tích, tởng số phân tử khí) hỡn hợp, ta giải theo bước sau: - Gọi x, y lần lượt số mol khí (1) khí (2) Ta có: nhh khí = x + y mhh khí = M1x + M2Y Từ đó giải hệ tìm x, y - Tính thể tích từng khí hỡn hợp Ta có: V1 = x 22,4 (l) V2 = y 22,4 (l) - Tính phần trăm thể tích khí hỡn hợp cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất - 15 - Ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất tỉ lệ thể tích cũng bằng tỉ lệ số mol nên ta có: %V1 = % n1 = x y 100%;%V2 = % n2 = 100% nhh nhh - Tính khối lượng, phần trăm khối lượng mỡi khí Ta có: m1 = x M1; m2 = y M2 %m1 = x.M y.M 100%;%m2 = 100% mhh mhh Ví dụ 1: 15 lít khí CO2 CO (đktc) có khối lượng 27,18 gam Hỏi có lít mỡi khí hỡn hợp đó Hướng dẫn trả lời Gọi x, y lần lượt số mol CO2 CO hỗn hợp nhh = 15 (mol ) 22,4 Ta có: Theo đề bài, ta có hệ phương trình 15  x + y = 22,4  44 x + 28 y = 27,18  Giải hệ ta x = 0,527; y = 0,143 Vậy VCO2 = 0,527.22,4 ≈ 11,8(l );VCO = 0,143.22,4 ≈ 3,2(l ) Nhận xét: Ví dụ được trình bày theo cách tổng quát, nhiên với bài này, nếu HS đặt ẩn theo thể tích các chất khí hỗn hợp, vậy bài toán sẽ đơn giản Ví dụ 2: Một hỡn hợp khí gồm O2, CO2 Biết rằng mol hỡn hợp khí có khối lượng 36,8 gam a) Tính phần trăm thể tích mỡi khí mol hỡn hợp b) Tính khối lượng mỡi khí mol hỗn hợp Hướng dẫn trả lời a) Gọi x số mol O2 mol hỗn hợp, suy số mol CO2 - x Ta có: 32.x + 44 (1 - x) = 36,8 ⇔ 12.x = 7,2 ⇔ x = 0,6 (mol) ⇒ Số mol CO2 là: - 0,6 = 0,4 (mol) Vì chất khí nên: %V = %n - 16 - Vậy: %VO2 = % nO2 = %VCO2 = % nCO2 0,6 100% = 60% 0,4 = 100% = 40% b) Khối lượng mỡi khí mol hỡn hợp mO2 = 0,6.32 = 19,2( g ) mCO2 = 0,4.44 = 17,6( g ) 3.4 Thêm khí vào hỗn hợp để thay đổi khối lượng mol trung bình của hỗn hợp theo yêu cầu của bài toán Phương pháp Với tốn tính thể tích khí cần thêm vào hỡn hợp để làm thay đổi khối lượng mol trung bình hỗn hợp ta cần giải sau: - Bước 1: Tính thành phần phần trăm số mol hay thể tích khí hỡn hợp ban đầu - Bước 2: Tính thể tích số mol khí lượng hỡn hợp khí cụ thể mà đề cho - Bước 3: Đặt ẩn số mol hay thể tích khí cần thêm vào, dựa vào khối lượng mol trung bình hỗn hợp mới, tìm ẩn - Bước 4: Từ ẩn đặt, tính thể tích hay khối lượng khí cần thêm vào theo yêu cầu đề Ví dụ 1: Hỡn hợp khí gồm SO2 O2 có tỉ khối CH4 bằng Hỏi cần thêm lít oxi vào 20 lít hỡn hợp đó để có tỉ khối CH4 bằng 2,5 Hướng dẫn trả lời Gọi x % thể tích SO2 lit hỡn hợp => (1-x) % thể tích O2 Theo ta có: x.64 + (1 − x).32 d hh / CH = = ⇒ x = 0,5 16 Vậy lít hỡn hợp có 0,5 lit SO2 0,5 lít O2 Do đó: %VSO2 = %VO2 = 50% Trong 20 lít hỡn hợp có: VSO2 = VO2 = 50%.20 = 10(l ) Gọi a thể tích O2 cần thêm vào 20 lít hỡn hợp để hỡn hợp có tỉ khối CH4 bằng 2,5 Theo đề ta có: - 17 - 10.64 + (10 + a )32 640 + 320 + 32a = 2,5.16 ⇔ = 40 20 + a 20 + a ⇔ 960 + 32a = 800 + 40a ⇔ a = 20(l ) Vậy cần thêm 20 lít oxi vào 20 lít hỡn hợp ban đầu để có tỉ khối CH4 bằng 2,5 3.5 Bài tập luyện tập Các bài tập về khối lượng mol trung bình của hỡn hợp khí và tỉ khới chất khí nhiều được vận dụng những bài toán trung gian để giải các bài toán hóa học phức tạp, vì vậy đề xuất một số bài tập để học sinh có thể luyện tập lại các dạng bài ở trên, đồng thời các em có thể vận dụng linh hoạt các dạng bài tập này những bài toán phức tạp Bài : Hỗn hợp A gồm H2 N2, tỉ khối A H2 bằng 15 Sau nung có xúc tác thích hợp thì thu hỡn hợp khí B, tỉ khối khí B H2 bằng 8,5 a) Tính %V khí hỡn hợp trước sau phản ứng b) Tính hiệu suất phản ứng Biết phản ứng xảy ra: N2 + 3H2 xt ,t 2NH3  → Bài 2: Một hỡn hợp khí A đktc, gồm khí: oxi, amoniac nitơ Biết rằng khối lượng khí amoniac bằng 7/8 khối lượng oxi, khối lượng khí nitơ bằng 3/6 tởng khối lượng khí oxi amoniac Tính thể tích từng khí hỗn hợp Biết rằng tỉ khối A so với khí H2 bằng 13,5 Bài 3: a) Tìm khối lượng mol những chất khí có tỉ khối H là: 17; 22; 16; 8,5 b) Tìm khối lượng mol những chất khí có tỉ khối khơng khí là: 2,2; 0,59; 1,17 Bài 4: Hỡn hợp khí X gồm 0,8 mol O2; mol H2; 0,2 mol CO2 mol CH4 a) Tính phần trăm thể tích mỡi khí hỡn hợp X b) Tính phần trăm khối lượng mỡi khí hỡn hợp X c) Tính khối lượng mol trung bình hỡn hợp khí X d) Tính tỉ khối hỡn hợp X so với khí H2 Bài 5: Tính tỉ khối của: a) Hỗn hợp A gồm C3H8 CO2 (có cùng khối lượng) oxi b) Hỗn hợp B so với hỗn hợp D Biết hỗn hợp B gồm 1000,8 cm 3CO2 8,4cm3 O2 Hỗn hợp D gồm 25,2 cm3 C4H6 147 cm3O2 Bài 6: Hỗn hợp X gồm SO2 O2 có tỉ khối CH4 bằng Hỏi cần thêm lít khí oxi 20l hỡn hợp X để có tỉ khối CH4 bằng 2,5 Bài 7: a) Từ tỉ khối hỡn hợp khí gồm N H2 so với O2 0,3125 Tìm thể tích N2 H2 29,12 lít hỡn hợp M hh = - 18 - b) Cần phải thêm lit khí N vào 29,12 lít hỡn hợp khí để có tỉ khối so với oxi 0,46875 Các thể tích khí đo đktc Bài 8: Hãy nêu cách đặt bình để thu khí H 2, CO2, Cl2, N2, NH3 bằng cách đẩy khơng khí Bài 9: Tính tỉ khối H2, CH4, SO2 so với khơng khí Cho biết khí nặng hay nhẹ khơng khí? Bài 10: Cho biết hỡn hợp khí sau nặng hay nhẹ khơng khí: a) Hỗn hợp A: 19,8 gam CO2, 16 gam SO2, 23 gam NO2 b) Hỗn hợp B: 0,5 mol O2, 51,2 gam SO2, 5,6 lít N2 c) Hỡn hợp X: 6,72 lít Cl 2; 3,6.1023 phân tử O2; 19,6 gam N2 0,3 mol CO2 Bài 11: Cho hỗn hợp khí A gồm N2, CO2, O2 có tỉ lệ số mol n N : nCO2 : nO2 = : : Hãy cho biết hỗn hợp khí nặng hay nhẹ khí H S lần? Bài 12: Hai chất khí X, Y có cùng đặc điểm: tỉ khối hỗn hợp (X, Y) đồng thể tích so với O2 1,5 Tỉ khối hỗn hợp (X, Y) đồng khối lượng so với hỗn hợp (N2 CO) 1,64 a) Tìm phân tử khối X, Y Giả sử X nhẹ Y b) X đơn chất Xác định công thức phân tử X Bài 13: Tìm phân tử khối khí A, B Biết tỉ khối A B hỗn hợp gồm 1,68 gam A 1,12 gam B chiếm thể tích bằng 1,568 lít đktc Bài 14: Biết A hỡn hợp N2, O2 Tính tỉ khối hỗn hợp A so với H trường hợp sau: a) N2, O2 đồng thể tích cùng điều kiện b) N2, O2 đồng khối lượng Bài 15: Tính khối lượng mol trung bình hỡn hợp đồng khối lượng khí sau: a) CO CO2 b) C3H8 O2 c) CO2 N2 Bài 16: Cho hỡn hợp khí gồm NO N2O có tỉ khối so với hiđro 16,754 Tính thành phần phần trăm theo khối lượng mỡi khí hỡn hợp đó Bài 17: a) Từ tỉ khối hỗn hợp khí gồm nitơ hiđro so với oxi 0,3125 Tìm thể tích khí nitơ hiđro 29,12 lít hỡn hợp b) Cần phải thêm lít nitơ vào 29,12 lít hỡn hợp để có tỉ khối so với oxi bằng 0,46875 Các thể tích khí đo đktc Bài 18: Cho hỡn hợp khí sau, tính phần trăm thể tích phần trăm khối lượng mỡi khí hỡn hợp a) mol hỡn hợp CO2, N2 có khối lượng 41,9 gam b) 17,92 lít hỡn hợp Cl2, O2 có khối lượng 45,1 gam - 19 - c) 18,4 gam hỗn hợp O2, CO2 chứa 3.1023 phân tử Bài 19: Một hỡn hợp khí A gồm khí O2 CO2 có tỉ khối so với hiđro 18,4 a) Tính phần trăm thể tích khí A b) Tính khối lượng khí có 9,2 gam hỡn hợp A Bài 20: Tìm khối lượng mol chất khí, biết: a) Tỉ khối hiđro lần lượt là: 8; 8,5; 16; 22 b) Tỉ khối khơng khí lần lượt là: 0,138; 1,172; 2,448; 0,963 Hãy ghép chất có khối lượng mol vừa tìm tỉ khối cho với tên chất sau: khí cacbonic (CO2); metan (CH4); amoniac (NH3); oxi (O2); heli (He2); hiđro sunfua (H2S); clo (Cl2); nitơ (N2) Hiệu của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp và nhà trường 4.1 Với hoạt động giáo dục Với việc áp dụng đề tài vào thực tế giảng dạy bồi dưỡng HSG khối 8, Đề kiểm tra học sinh giỏi lớp (năm học 2013 - 2014) sau áp dụng đề tài vào giảng dạy Bài 1: Cho chất khí AOx BHy Biết tỉ khối AOx BHy bằng Thành phần khối lượng oxi AOx 50% H BHy 25% Xác định công thức hóa học chất nói Bài 2: Tính tỉ khối hỡn hợp đồng khối lượng O2 CO2 so với N2 Kết làm được đúng: Tổng câu câu HS Đội tuyển HSG năm 2013 - 2014 Đội tuyển HSG năm 2014 - 2015 Đội tuyển HSG năm 2015 - 2016 HSG năm 2014 - 2015 HSG năm 2015 - 2016 6 HSG năm 2017 - 2018 7 Kết thi học sinh giỏi cấp năm gần đây: Tổng số HS Số giải HSG lớp năm 2013 - 2014 ba, khuyến khích HSG lớp năm 2014 - 2015 nhì, ba, 2KK HSG lớp năm 2015 - 2016 nhì, ba, 1KK HSG năm 2014 - 2015 1KK HSG năm 2015 - 2016 2KK HSG năm 2017 - 2018 1 giải ba Ngoài những lần kiểm tra, đánh giá lấy kết để so sánh trên, theo dõi, so sánh trực tiếp giảng thông qua câu hỏi vấn đáp Mức độ nắm vững bài, biết vận dụng kiến thức học sinh có kết tương tự kiểm tra TNKQ - 20 - Như vậy, với việc vận dụng phương pháp đề tài để giải số tập khối lượng mol trung bình hỡn hợp khí tỉ khối chất khí những phương pháp mang lại hiệu cao trình giảng dạy cũng học tập mơn hố 4.2 Với bản thân Với việc nghiên cứu áp dụng thành công đề tài trình giảng dạy, thân có trưởng thành mặt tư phương pháp giải tập hóa học, cũng nhờ mà có thêm tài liệu để giảng dạy Việc nghiên cứu áp dụng đề tài giúp có nhìn khái quát dạng tập cực trị hóa học hay gặp trường THCS Từ đó, giúp nâng cao kiến thức, lực sư phạm mình vì hiệu giáo dục nâng cao Cùng với thời gian, tình yêu với môn học, với công việc dạy học với học sinh thân yêu củng cố làm giàu thêm lên 4.3 Với đồng nghiệp và nhà trường Tôi hy vọng rằng, đề tài mình tài liệu hữu ích cho đồng nghiệp trình giảng dạy Với việc không ngừng tự học tập sáng tạo, hy vọng mình có thể góp phần cổ vũ cho tinh thần học tập đồng nghiệp, từ đó nâng cao chất lượng dạy học nhà trường, làm dày thêm thành tích cho trường III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHI Kết luận Các tập khối lượng mol trung bình hỗn hợp khí tỉ khối chất khí đa dạng phức tạp, có thể nói với mỗi lại có mỗi phương pháp riêng, phải nhớ cách làm từng dạng cho kết xác Qua trình giảng dạy thời gian vừa qua nhận thấy: - Kiến thức học sinh ngày củng cố phát triển sau hiểu nắm vững chất trình hoá học Trong trình tự học, học sinh tự tìm tòi, phát nhiều phương pháp khác việc giải tập hoá học - Niềm hứng thú, say mê học tập học sinh phát huy - Học sinh hệ thống hóa lại số dạng tập nên không còn bỡ ngỡ gặp dạng đề thi Với việc làm nhiều tập em tự hình thành cho mình phương pháp tư Kiến nghị Để nâng cao chất lượng dạy học môn hóa học trường THCS xin đề xuất số vấn đề sau: Đối với các cấp quản ly giáo dục Cần thường xuyên tổ chức những hội thảo chuyên đề bàn phương pháp dạy học hóa học, bồi dưỡng chuyên môn cho giáo viên dạy hóa học theo từng chủ đề, đặc biệt chủ đề có lượng kiến thức khó Bên cạnh đó, cần tạo điều kiện để phổ biến sáng kiến kinh nghiệm hay cho chúng nguồn tài liệu để học tập - 21 - Đối với ban giám hiệu nhà trường Tôi mong BGH nhà trường tiếp tục quan tâm nữa, tạo điều kiện thời gian, sở vật chất để chúng có điều kiện giảng dạy học tập, cũng nghiên cứu tìm tòi, áp dụng phương pháp nâng cao chất lượng hiệu dạy học Bên cạnh đó cũng mong đồng chí sát cánh cùng chúng tơi, ủng hộ chúng tôi, có thể dám chấp nhận những thay đổi chưa hiệu để chúng dám thay đổi, dám sáng tạo Đối với mỗi giáo viên dạy bộ môn Hóa học Mỗi giáo viên không ngừng tự học, tự bồi dưỡng, tự sáng tạo, dám sáng tạo dám thay đổi để nâng cao chuyên môn nghiệp vụ cho thân Do lực thời gian có hạn, đề tài có thể chưa bao quát hết loại dạng phương pháp Các ví dụ đưa đề tài có thể chưa thực điển hình vì lợi ích thiết thực phương pháp công tác giảng dạy học tập nên mạnh dạn viết, giới thiệu với thầy cô học sinh Rất mong đóng góp ý kiến bổ sung cho cho đề tài để thực góp phần giúp học sinh học tập ngày tốt XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày24 tháng năm 2018 Tôi xin cam đoan SKKN mình viết, không chép nội dung người khác - 22 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa hóa học Sách tập hóa học Bồi dưỡng Hóa học THCS - Đồng Viết Tạo - NXB Giáo dục Đề thi HSG Hóa học THCS Tạp chí Hóa học ứng dụng Bồi dưỡng Hóa học THCS - Vũ Anh Tuấn - NXB Giáo dục Bài tập chọn lọc Hóa học lớp - Huỳnh Văn Út - 23 - DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỢI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHỊNG GD&ĐT, CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Nguyễn Thị Cẩm Tú Chức vụ đơn vị công tác: Giáo viên trường THCS Thọ Nguyên - Thọ Xuân Tên đề tài SKKN Cấp đánh giá xếp loại Rèn luyện kĩ thực hành Phòng Kết đánh giá xếp loại C cho học sinh THCS Sử dụng phương pháp tăng Phòng A 2008 - 2009 Sở C 2008 - 2009 TT Năm học đánh giá xếp loại 2007 - 2008 giảm khối lượng vào giải tập Hóa học Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng vào giải tập Hóa học Phương pháp giải tập Phòng B 2012 - 2013 CO2/SO2 tác dụng với kiềm Dùng tập SGK Phòng A 2013 - 2014 Sở B 2013 - 2014 SBT để hình thành cách giải tập hóa học theo phương pháp bảo toàn khối lượng cho học sinh giỏi lớp Dùng tập SGK SBT để hình thành cách giải tập hóa học theo phương pháp bảo toàn khối lượng cho học sinh giỏi lớp - 24 - ... đề 3.1 Bài tập liên quan đến tỉ khối khí A khí B, với khơng khí 3.2 Bài tập khối lượng mol trung bình tỉ khối hỡn hợp khí 3.3 Biết khối lượng số mol hỡn hợp khí tính thành phần định lượng. .. số tập khối lượng mol trung bình hỡn hợp khí tỉ khối chất khí nhằm phát triển lực, rèn luyện tư nâng cao chất lượng bồi dưỡng HSG hóa học trường THCS Đối tượng nghiên cứu Bài tập tỉ khối. .. hỗn hợp Biết rằng tỉ khối A so với khí H2 bằng 13,5 Bài 3: a) Tìm khối lượng mol những chất khí có tỉ khối H là: 17; 22; 16; 8,5 b) Tìm khối lượng mol những chất khí có tỉ khối khơng khí