PHƯƠNG PHÁP đồ THỊ TRONG các bài tập về hợp CHẤT của NHÔM và kẽm lớp 12 THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO THANH HÓA TRƯỜNG THPT HẬU LỘC 3 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ TRONG CÁC BÀI TẬP VỀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM VÀ KẼM LỚP 12 - THPT Họ và tên: Nguyễn Minh Hải Chức

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT HẬU LỘC 3

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ TRONG CÁC BÀI TẬP VỀ HỢP

CHẤT CỦA NHÔM VÀ KẼM LỚP 12 - THPT

Họ và tên: Nguyễn Minh Hải Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn Đơn vị công tác: THPT Hậu Lộc 3

SKKN thuộc môn: Hóa học

THANH HÓA NĂM 2019

Mục lục Trang

1 Lí do chọn đề tài 1

4 phương pháp nghiên cứu 1

II Nội dung của sáng kiến kinh nghiệm 1

1 Cơ sở lí luận và thực tiễn 1

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

nghiệm

1/Đồ thị dung dịch Ba(OH)2 phản ứng với muối Al2(SO4)3 2

2/ Đồ thị dung dịch Ba(OH)2 phản ứng với hỗn hợp muối

Al2(SO4)3 và AlCl3( hoặc một muối nhôm khác như Al(NO3)3…)

4

3.Dung dịch Ba(OH)2 phản ứng với dung dịch hỗn hợp Na2SO4

và Al2(SO4)3

8

4 Dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl3, Hoặc dung dịch

chứaAlCl3 có thêm ion kim loại khác như Fe, Mg

9

5.Dung dịch NaOH phản ứng vơi dung dịch ZnSO4 15

III HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN 19

Trong dạy học Hóa học, chúng ta có thể nâng cao chất lượng dạy học và pháttriển năng lực nhận thức của học sinh bằng nhiều biện pháp và nhiều phương phápkhác nhau, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm riêng, nên đòi hỏi giáo viên phảibiết lựa chọn, phối hợp các phương pháp một cách thích hợp để chúng bổ sung chonhau, nhằm giúp học sinh phát huy tối đa khả năng tư duy độc lập, tư duy logic và tưduy sáng tạo của mình

Trong hai năm gần đây đề thi tuyển sinh Đại học – Cao đẳng(nay gọi là đề thi THPT Quốc gia) có khá nhiều đổi mới, đó là:

+Tăng số lượng các câu dễ

+Tăng độ khó của những câu hỏi trong khung điểm 9 – 10

+Sử dụng những câu hỏi và bài tập đặc trưng cho bộ môn Hóa học: câu hỏi sửdụng hình ảnh, thí nghiệm; bài tập sử dụng đồ thị

Với câu hỏi sử dụng hình ảnh, thí nghiệm,tập sử dụng đồ thị tôi thấy học sinhkhá lúng túng vì các em ít được thực hành, chưa được luyện bài tập sử dụng đồ thịnhiều Hơn nữa bài tập sử dụng đồ thị thì đây không phải là một phương pháp giảimới và xa lạ với nhiều giáo viên nhưng việc sử dụng nó để giải bài tập hóa học thìchưa nhiều vì vậy số lượng tài liệu tham khảo chuyên viết về đồ thị khá hạn chế vàchưa đầy đủ

Vì những lí do trình bày ở trên tôi xin viết SKKN “ Phương pháp đồ thị trong cácbài tập về hợp chất của nhôm và kẽm lớp 12 – THPT ”

2 Mục đích nghiên cứu

Giúp các em học sinh khắc phục các khó khăn và tự tin khi xử lí dạng bài đồ thịnói chung và đồ thi trong các bài tập về hợp chất của nhôm và kẽm nói riêng

3 Đối tượng nghiên cứu

- Nghiên cứu tìm ra các cách giải khác nhau của một số bài toán đồ thị thường gặp và

đồ thị lạ

-Sử dụng các bài tập này trong việc giảng dạy các tiết học chính khóa và không chínhkhóa ở trường trung học phổ thông

4 phương pháp nghiên cứu :

Phương pháp xây dựng cơ sở lý thuyết , phương pháp thống kê, xử lý số liệu

II Nội dung của sáng kiến kinh nghiệm

1 Cơ sở lí luận và thực tiễn

- Bài tập hóa học là một biện pháp quan trọng để thực hiện nhiệm vụ dạy học.

Bài tập Hóa học giúp học sinh đào sâu và mở rộng kiến thức một cách sinh động,phong phú, giúp cho giáo viên củng cố và hệ thống hóa kiến thức một cách thuận lợi,rèn luyện được nhiều kĩ năng cần thiết về hóa học góp phần vào việc giáo dục kĩthuật tổng hợp cho học sinh

- Thực tiễn giảng dạy cho thấy việc thực hiện giải bài toán bằng nhiều cách

khác nhau, giúp học sinh không những nắm vững kiến thức mà còn hoàn thiện kỹnăng và hình thành kỹ xảo Điều này hết sức cần thiết, giúp học sinh giải quyếtnhanh, đạt kết quả tốt trong việc giải các bài toán trắc nghiệm có yêu cầu mức độ vậndụng ngày càng cao trong các kỳ thi hiện nay

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

Học sinh khó khăn khi tiếp cận các bài toán liên quan đến đồ thị, học sinh thường

bỏ qua các bài này

III GIẢI PHÁP CỦA ĐỀ TÀI

1 Đồ thị dung dịch Ba(OH) 2 phản ứng với muối Al 2 (SO 4 ) 3

+ Ta thấy đồ thị được hình thành bởi 2 đường :(Hình 1)

: (Hình 1)

(1) là kết tủa tạo thành khí Al2(SO4)3 phản ứng với Ba(OH)2 ;

Al2(SO4)3 + 3Ba(OH)2 → 3BaSO4↓ + 2Al(OH)3↓

a → 3a → 3a → 2a

(2)là kết tủa Al(OH)3 sinh ra bị hòa tan hết

Ba(OH)2 + 2Al(OH)3 → Ba(AlO2)2 + 4H2O

a → 2a → a

Cần phải nhớ

855a ( Kết tủa cực đại)

699a ( là kết tủa BaSO 4 )

nOH- = 4nAl3+ = 4.2a Hoặc nBa(OH)2 = 2nAl3+ =2.2a

VD1: Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 0,5M vào ống nghiệm chứa V lít dung dịchAl2(SO4)3 a mol/lít Quá trình phản ứng được biểu diễn trên đồ thị sau:

Để lượng kết tủa không đổi thì thể tích dung dịch Ba(OH)2 nhỏ nhất cần dùng là

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?

HD: Đặt Al2(SO4)3 (a mol) = 0,1x ( không cần tìm x)

VD3: Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 0,2M vào ống nghiệm chứa dung dịch Al2(SO4)3.

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khối lượng kết tủa theo thể tích dung dịch Ba(OH)2 nhưsau:

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

Hướng tư duy: Đặt Al2(SO4)3 (a mol) 3a = 69,9 : 233 = 0,3 → a= 0,1

nBa(OH)2 = 2nAl3+ =2.2a = 0,4 → V = 2 lit gần nhất 2,1.

2/ Đồ thị dung dịch Ba(OH) 2 phản ứng với hỗn hợp muối Al 2 (SO 4 ) 3 và AlCl 3

( hoặc một muối nhôm khác như Al(NO 3 ) 3 …)

+ Ta thấy đồ thị được hình thành bởi 3 đường :(Hình 2)

(1) là kết tủa tạo thành khí Al2(SO4)3 phản ứng với Ba(OH)2 ;

Al2(SO4)3 + 3Ba(OH)2 → 3BaSO4↓+ 2Al(OH)3↓

a → 3a → 3a → 2a

(2) là kết tủa tạo thành khi AlCl3 phản ứng với Ba(OH)2 ;

b → 1,5b → 1,5b → b

(3) là kết tủa Al(OH)3 sinh ra bị hòa tan hết

Ba(OH)2 + 2Al(OH)3 → Ba(AlO2)2 + 4H2O

Hình 2Chẳng hạn theo đồ thị trên ta cần nhớ :

+giá trị 0,3 = n Al2(SO4)3 = a

+giá trị 0,6 = 2n Al3+ =2(2a+b)

+giá trị khoảng giữa x và y trên trục tung là 855a {BaSO4(3a) ,Al(OH)3↓(2a)}

giá trị khoảng giữa 0,3 và 0,6 trên trục hoành là : a + 1,5b

+ y= 855a + 78b ( Kết tủa cực đại)

+ x= 699a [ BaSO4(3a)]

VD1: Cho từ từ dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch chứa Al2(SO4)3 và AlCl3 thì khối lượng kết tủa sinh ra được biểu diễn bằng đồ thị sau Giá trị của x gần với giá trị nào nhất sau đây?

Hướng tư duy:

Cách 1 :

Đoạn 1: ứng với 2 kết tủa sinh ra cùng lúc

Al2(SO4)3 + 3Ba(OH)2 → 3BaSO4↓+ 2Al(OH)3↓

a → 3a → 3a → 2a

x → x → 2x/3

Tổng lượng 2 kết tủa : 233.3a + 78.2a = 8,55 → a= 0,01 mol

Khi Al(OH)3 tan hết thì chỉ còn lại BaSO4 với m = mBaSO4 = 233.3.0,01 = 6,99 gam

mkt (gam)

số mol Ba(OH)2

8,55

m

Theo đồ thị, m là lượng kết tủa thu được tại thời điểm n Ba(OH)2 = x

VD2: Cho từ từ đến dư dung dịch Ba(OH)2

vào dung dịch chứa m gam hỗn hợp

Al2(SO4)3 và AlCl3 Sự phụ thuộc của khối

lượng kết tủa (y gam) vào số mol Ba(OH)2

(x mol) được biểu diễn bằng đồ thị bên Giá

trị của m là

Hướng tư duy:

Đặt: Al2(SO4)3 (a mol) và AlCl3 (b mol)

- nOH- = 4nAl3+ => 4(2a+b) = 0,16.2

- mBaSO4 + mAl(OH)3 = 17,1 => 233.3a + 78.2a = 17,1 => a = 0,02 => b = 0,04mhh = 12,18 gam

VD3: 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.

Hướng tư duy:

Al (SO ) OH làm kết tủa hết Al trong Al (SO )

AlCl OH làm kết tủa hết Al trong AlCl và làm tan hết Al(OH)

BaSO A

Ba(OH)2 vào dung dịch gồm Al2(SO4)3

và AlCl3 Sự phụ thuộc của khối lượng

kết tủa (y gam) vào số mol Ba(OH)2 (x

mol) được biểu diễn bằng đồ thị bên,

khối lượng kết tủa cực đại là m gam

Hướng tư duy:

Áp dụng các cơng thức đã nêu trên :

Đặt : Al2(SO4)3 (a mol) và AlCl3 (b mol) => a= 0,01

nOH- = 4nAl3+ => 4(2a+b) = 0,08.2 = 0,16 => b= 0,02

m= 855a + 78b= 10,11

VD5 Cho từ từ đến dư

dung dịch Ba(OH)2 vào

dung dịch X chứa a mol

Al2(SO4)3 và b mol AlCl3

Tổng số mol kết tủa thu

được phụ thuộc vào số mol

Ba(OH)2 nhỏ vào theo đồ

thị ở hình bên Giá trị của a

và b lần lượt là

Hướng tư duy:

Áp dụng các cơng thức đã nêu trên :

0,175

Đặt Al2(SO4)3 (a mol) và AlCl3 (b mol) => 5a+b= 0,175 (1)

nOH- = 4nAl3+ => 4(2a+b) = 0,4 (2)

Từ (1) và (2) =>a= 0,025 , b= 0,05 => Đáp án C

VD6 : Cho từ từ dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch chứa a mol Al2(SO4)3 và b molAlCl3 thì khối lượng kết tủa sinh ra được biểu diễn bằng đồ thị sau Giá trị của (a + b)gần với giá trị nào nhất sau đây?

Hướng tư duy:

Áp dụng các công thức đã nêu trên Tại 128,25 gam 4

3

BaSO : 3a

a 0,15 Al(OH) : 2a

BaSO : 0, 45

Cl : 3b

b 0, 2 a b 0,35 AlO : 0,3 b

Hoăc : Tại vị trí 1,0 mol nOH- = 4nAl3+ => 4(2a+b) = 2 => b= 0,2 => Đáp Án B

VD 7: Cho từ từ dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch chứa hỗn hợp Al2(SO4)3 và AlCl3.

Sự biến thiên khối lượng kết tủa được biểu diễn bằng đồ thị sau:

Tổng khối lượng của hai muối Al2(SO4)3 và AlCl3 là

Hướng tư duy:

+ Đường (1) là sự biến thiên lượng kết tủa của phản ứng giữa Ba(OH)2 và Al2(SO4)3;đường (2) là sự biến thiên lượng kết tủa của phản ứng giữa Ba(OH)2 và AlCl3; đường(3) là quá trình hoàn tan Al(OH)3

AlCl OH hòa tan hết kết tủa

(Al (SO ) , AlCl )

(1) là kết tủa tạo thành khí Al2(SO4)3 phản ứng với Ba(OH)2 ;

Al2(SO4)3 + 3Ba(OH)2 → 3BaSO4↓+ 2Al(OH)3↓

Kết tủa tạo ra là 233b nhưng tan mất 156b

(3) là kết tủa Al(OH)3 cịn lại bị hịa tan hết

Ba(OH)2 + 2Al(OH)3 → Ba(AlO2)2 + 4H2O

Theo đồ thị trên ta cần nhớ :

Đặt nAl2(SO4)3 = a mol ; nNa2SO4= b mol

+ y= 855a +( 233b -156b) = 855a+ 77b ( Kết tủa cực đại)

+ x= 233( 3a+ b) ( Kết tủa khơng đổi)

+ khi kết tủa cực đại thì nBa(OH)2 là : 3a + b

+ Khi Al(OH)3 tan hết thì nOH- = 4nAl3+

VD1 : Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch hỗn hợp Na2SO4 vàAl2(SO4)3 ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khối lượng kết tủa theo số mol Ba(OH)2như sau

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

Hướng tư duy

Đặt nAl2(SO4)3 = a mol ; nNa2SO4= b mol

Ta có 69,9 =233( 3a+ b) ( Kết tủa không đổi)

→3a+b = 0,3

+ khi kết tủa cực đại thì nBa(OH)2 là : 3a + b = 0,3 → Đáp án B

VD2 : Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch hỗn hợp Na2SO4 vàAl2(SO4)3 ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khối lượng kết tủa theo số mol Ba(OH)2như sau

Dựa vào đồ thị hãy xác định khối lượng kết tủa lớn nhất

A 75,15 B 73,02 C 80,2 D 81,06

Hướng tư duy

Đặt nAl2(SO4)3 = a mol ; nNa2SO4= b mol

Ta có 69,9 =233( 3a+ b) ( Kết tủa không đổi)

→3a+b = 0,3

+ Khi Al(OH)3 tan hết thì nOH- = 4nAl3+ → 0,32.2 = 4.2a → a= 0,08 , b= 0,06

+ Kết tủa cực đại 855a +( 233b -156b) = 855a+ 77b = 73,02→ Đáp án B

4 Dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl 3 , Hoặc dung dịch chứaAlCl 3 có thêm ion kim loại khác như Fe, Mg

Cho từ từ dung dịch chứa NaOH vào dung dịch chứa a mol AlCl3 ta có:

+ Pư xảy ra:

Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓

Al(OH)3 + OH- → Al(OH)4-[AlO2- + + 2H2O]

+ Đồ thị biểu diễn hai pư trên như sau:

 Dáng của đồ thị: Tam giác không cân

 Tọa độ các điểm quan trọng

+ Điểm cực đại(kết tủa cực đại): (a, 3a)[a là số mol của Al 3+]  kết tủa cực đại là a mol

+ Điểm cực tiểu: (0, 4a)

 Tỉ lệ trong đồ thị: (1:3) và (1:1)

+ Nếu có H + (bmol) sự biến thiên lượng kết tủa Al(OH)3 theo lượng OH  được biểu diễn bằng đồ thị sau:

Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp Al và Al2O3 trong 200 ml dung dịch HCl nồng

độ a mol/l, thu được dung dịch X Cho từ từ dung dịch NaOH 1M vào X, lượng kếttủa Al(OH)3 (m gam) phụ thuộc vào thể tích dung dịch NaOH (V ml) được biểu diễnbằng đồ thị dưới đây:

Giá trị của a là

Hướng tư duy

+ Từ đồ thị biểu diễn quá trình phản ứng của dung dịch NaOH với X, ta thấy X chứaHCl và AlCl3

+ Gọi x là thể tích NaOH dùng để trung hịa HCl và làm kết tủa hết AlCl3 trong X, ta

cĩ đồ thị:

3 3

HCl NaOH trung hòa HCl ban đầu

NaOH làm kết tủa AlCl AlCl

Dựa vào đồ thị và bản chất phản ứng ta có: x 250 3(450 x) x 400

VD2: Đồ thị sau đây biểu diễn sự phụ thuộc của khối lượng kết tủa khi cho từ từ đến

dư dung dịch NaOH vào 100 ml dung dịch chứa HCl và AlCl3 Nồng độ mol của HCl

và AlCl3 ban đầu lần lượt là

Hướng tư duy

Tại n = 0,16 : 3NaOH + AlCl3 → Al(OH)3↓ + 3NaCl

Ta cĩ: nOH− = nH+ + 3n Al(OH)3 → y + 0,09 = 0,16 → y = 0,07 mol

Vậy nồng độ mol HCl = 0,07 : 0,1 = 0,7M

Tại n = 0,24: kết tủa Al(OH)3 tan mơt phần, áp dụng :

nOH− = nH+ + 4nAl3+ - n Al(OH)3

0,24 = 0,07 + 4nAl3+ - 0,03 → nAl3+ = 0,05

Vậy nồng độ mol AlCl3 = 0,05 : 0,1 = 0,5M→ Đáp án D

VD3 : Nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch X chứa FeCl3 và AlCl3 thu

được đồ thị sau Giá trị n gần nhất với giá trị nào sau đây?

2,34

số mol NaOH NaOH

mkt (gam)

x

z y

A 84 gam B 81 gam C 83 gam D 82 gam.

Hướng tư duy

HD: Từ trị số 3,1 đến 3,2 , số mol OH− tăng thêm : 3,2 – 3,1 = 0,1 mol

Al(OH)3 tan thêm : 0,1 mol ( Al(OH)3 + OH− → AlO2− + 2H2O )

Giá trị của n = 88,47 – 78.0,1 = 80,67 gam → Đáp án B

VD4: Nhỏ từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch X chứa 41,575 gam gồm các chất

HCl, MgCl2, AlCl3 Tiến trình phản ứng được biểu diễn bởi đồ thị sau:

Giá trị của a là

Hướng tư duy

+ Từ đồ thị suy ra n HCl  0,2. Ta có:

OH min tạo ra a mol kết tủa

OH max tạo ra a mol kết tủa

Giá trị của a là:

Hướng tư duy

Dung dịch Z cĩ AlCl3 = HCl dư = a mol Áp dụng cơng thức tính nhanh:

OH− = n (H+) + 4 n (Al3+) – n (Al(OH)3 )

4,25a = a + 4a – (a – 0,09) → a = 0,36→ Đáp án B

VD 6 Hịa tan hồn tồn 7,98 gam hỗn hợp gồm Mg và Al trong dung dịch chứa a

mol H2SO4, sau khi kết thúc phản ứng, thu được 8,96 lít khí H2 (đktc) và dung dịch

X Cho từ từ dung dịch NaOH 1M vào X, sự phụ thuộc số mol kết tủa và thể tíchdung dịch NaOH 1M được biểu diễn theo đồ thị sau:

Số mol kết tủa

Giá trị của a là

Hướng tư duy

Đặt nMg = x; nAl = y ⇒ 24x + 27y = 7,98g; nH2 = x + 1,5y = 0,4 mol

Giải hệ cĩ: x = 0,13 mol; y = 0,18 mol

Tại 1,03 mol NaOH thì kết tủa gồm 0,13 mol Mg(OH)2 và (0,24 - 0,13 = 0,11) molAl(OH)3 ⇒ dung dịch gồm (0,18 - 0,11 = 0,07) mol NaAlO2 và (1,03 - 0,07) ÷ 2 =

VD7: Cho từ từ đến dư dung dịch NaOH 0,1M vào 300 ml dung dịch hổn hợp gồm

H2SO4 a mol/lít và Al2(SO4)3 b mol/lít Đồ thị dưới đây mô tả sự phụ thuộc của sốmol kết tủa Al(OH)3 vào số mol NaOH đã dùng

Tỉ số a/b gần với giá trị nào sau đây

→ 1,4a – 0,6a = 4.0,6b – y → y = 2,4b – 0,8a (2)

Từ (1) và (2) → 0,8b – 0,2a = 2,4b – 0,8a → a/b = 2,667

Các bài tương tự

VD8 : Cho x gam Al tan hoàn toàn vào dung dịch chứa y mol HCl thu được dung

dịch Z chứa 2 chất tan có cùng nồng độ mol Thêm từ từ dung dịch NaOH vào dungdịch Z thì đồ thị biểu diễn lượng kết tủa phụ thuộc vào lượng OH- như sau:

Giá trị của x là

VD9: Cho dd X chứa AlCl3và HCl Chia dung dịch X thành 2 phần bằng nhau:

- Phần 1: Cho tác dụng với dung dịch AgNO3 dư, thu được 71,75 gam kết tủa

- Phần 2: Nhỏ từ từ đến dư dd NaOH vào, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên

0 0,14 x

A 0,62 B 0,33 C 0,51 D 0,57

VD10: Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch hỗn hợp gồm a mol

FeCl3 và b mol AlCl3, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau:

Tỉ lệ x : y là

A 9 : 11 B 8 : 11 C 9 : 12 D 9 : 10.

5.Dung dịch NaOH vào dung ZnSO 4

+ Cho từ từ dung dịch chứa OH- vào dung dịch chứa a mol Zn2+ ta có pư xảy ra:

Zn2+ + 2OH- → Al(OH)3↓

Zn(OH)2 + 2OH- → Zn(OH)42- [hoặc: ZnO22- + 2H2O]

+ Đồ thị biểu diễn hai pư trên như sau:

ZnO22- + 2H+ → Zn(OH)2↓ Zn(OH)2 + 2H+ → Zn2+ + 2H2O

+ Đồ thị biểu diễn hai pư trên như sau:

a

sè mol Zn(OH)2

sè mol H +