Xây dựng hệ thống bài tập nhằm phát triển tư duy cho học sinh qua bài nhôm và hợp chất của nhôm

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HOẰNG HÓA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY CHO HỌC SINH QUA BÀI NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM Người thực hiện: Lê Văn Cường Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): Hóa Học THANH HỐ, NĂM 2019 THANH HOÁ NĂM 2017 MỤC LỤC PHẦN A : MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài II Mục đích nghiên cứu III Đối tượng nghiên cứu IV Phương pháp nghiên cứu V Thực trạng vấn đề nghiên cứu PHẦN B : NỘI DUNG I CƠ SỞ LÝ LUẬN Tư hóa học Dấu hiệu phát triển tư hóa học Vai trò tập giảng dạy hóa học II II XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TẬP VỀ NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY CHO HỌC SINH 1 1 Hệ thống kiến thức nhôm hợp chất nhôm thông qua sơ đồ tư duy………………………………………………………………………… Câu hỏi dạng khắc sâu kiến thức, ghi nhớ kiến thức cho học sinh…… 11 Câu hỏi dạng hiểu vận dụng thấp…………………………… Câu hỏi dạng vận dụng cao phương pháp giải toán liên quan tới nhôm hợp chất nhôm ……………………… PHẦN C : KẾT LUẬN Kết luận………………………………………………………… Kiến nghị………………………………………………………… 13 22 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ghi chú: - Ở mục I.1 Tác giả tham khảo tài liệu số có bổ sung - Ở mục I.2.Tác giả tham khảo tài liệu số có bổ sung - Ở mục I.3.Tác giả tham khảo tài liệu số 1, ví dụ phân tích tác giả tự viết - Ở Câu phần II.3 Bài toán số 1,2 Tác giả tham khảo tài liệu số - Ở Câu 2,3 phần II.3 Bài toán số 1,2 Tác giả tham khảo tài liệu số - Ở Ví dụ phần II.3 Bài tốn số Tác giả tham khảo tài liệu số - Ở Câu phần II.3 Bài toán số Tác giả tham khảo tài liệu số - Ở ví dụ phần II.3 Bài toán số Tác giả tham khảo tài liệu số *********************** [1] Nguyễn Xuân Trường – Bài tập dạy hóa học trường phổ thông – NXB đại học sư phạm – 2006 [2] Luận án tiến sỹ: Phát triển lực nhận thức phát triển tư cho học sinh trung học phổ thơng qua tập hóa học - Mã : 50702 - Lê Văn Dũng -Năm 2001 [3] Trích đề thi Tuyển sinh đại học khối A năm 2011 [4] Trích đề thi Tuyển sinh đại học khối A năm 2013 [5] Đề thi thử THPT quốc gia Chuyên Vinh lần 3-2018 [6] Đề tuyển sinh khối A năm 2014 A MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Trong trình giảng dạy cho học sinh nhiệm vụ đặt cho giáo viên giúp học sinh hiểu nắm bắt vấn đề cách nhanh nhất, hiệu qua phát triển tư cho học sinh, giúp học sinh phát triển tư cách tốt đặc biệt mơn hóa học ( mơn khoa học nghiên cứu sáng tạo) Việc vận dụng kiến thức lý thuyết vào tập q trình tốt để học sinh phát triển tư cho học sinh, đặc biệt q trình việc vận dụng liên mơn vào tập điều vô quan trọng cần thiết để phát triển tư cho học sinh Vậy để học sinh có kỹ ngồi tự học, tự sáng tạo học sinh giáo viên phải cung cấp cho học sinh kiến thức hệ thống tập phù hợp với mức độ yêu cầu học đối tượng học sinh Trong trình giảng dạy, thấy : Sau nghiên cứu vấn đề học sinh cần phải làm tập mức độ khác để nhớ kiến thức sau nghiên cứu học, học sinh vận dụng linh hoạt kiến thức để làm tốn mức độ khác nhằm khắc sâu kiến thức Trong có số có số tập hóa vận dụng kiến thức toán để giải cách tổng quát cho kết tối ưu phù hợp với mục đích giảng dạy môn đáp ứng cho phương pháp thi trắc nghiệm xu hướng đề thi Nhưng với kiến thức học sinh để thiết lập phương pháp cần phải có hướng dẫn giáo viên Vì thực tế yêu cầu cần thiết người giáo viên đặt vấn đề hướng dẫn cho học sinh hình thành phương pháp hệ thống dạng tập cho học sinh Với ý định đó, sáng kiến kinh nghiệm (SKKN) tơi muốn đưa hệ thống tập từ dễ đến khó, từ mức độ nhớ hiểu đến vận dụng, vận dụng cao Nhôm hợp chất nhôm sau em nghiên cứu lý thuyết Dĩ nhiên phương pháp kết hợp lý thuyết mà học sinh tiếp thu trình học tập phổ thơng II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Tuyển chọn, xây dựng tập trắc nghiệm mức độ khác từ dạng nhớ,hiểu đến vận dụng nhằm làm phong phú thêm hệ thống tập góp phần phát triển tư cho học sinh đồng thời nâng cao chất lượng dạy học hố học phổ thơng III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: Đối tượng nghiên cứu: Bài tập hóa học phổ thơng phần Nhơm hợp chất nhôm lớp 12 IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: + Phương pháp nghiên cứu lí thuyết + Phương pháp nghiên cứu thực tiễn V THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU: *Thực trạng : Hiện cơng đổi tồn diện giáo dục việc dạy học trường phổ thông yêu cầu giáo viên phải dạy cho học sinh có khả phát triển tư cách đầy đủ sâu sắc tránh tình trạng học vẹt học tủ Vấn đề đặt học xong vấn đề lượng kiến thức làm để học sinh khắc sâu kiến thức đó, khơng phải biết vận dụng linh hoạt tình cụ thể Vì trình giảng dạy giáo viên phải đưa hệ thống câu hỏi tập cho phù hợp với mức độ học sinh, thơng qua phát triển tư cho học sinh *Kết quả, hiệu quả: Với thực trạng nêu với học sinh có kiến thức tốt, thông minh ghi nhớ hiểu nhanh kiến thức không nhớ lâu việc vận dụng vào toán mức độ cao gặp khó khăn, thời gian haowcj khơng giải Từ ta thấy việc học sinh tự tìm hiểu kiến thức tự đề hệ thống tập để khắc sâu kiến thức tìm phương pháp giải tập học sinh nhiều hạn chế chưa phù hợp với mức độ kỳ thi Trước tình hình học sinh tơi thấy cần thiết phải hình thành cho học sinh thói quen học xong kiến thức cần phải xây dựng hệ thống câu hỏi theo mức độ khác để học sinh rèn luyện khả phát triển tư Do q trình giảng dạy tơi có đưa hệ thống tập theo mức độ khác cho đối tượng mục đích khác nhau: Xây dựng hệ thống tập nhằm phát triển tư cho học sinh qua Nhôm hợp chất nhôm Trong sáng kiến kinh nghiệm muốn đưa phần kiến thức số dạng tập phù hợp với số kỳ thi Nội dung thiết lập sử dụng có hiệu quả, hình thành phát triển mở rộng thông qua nội dung kiến thức, tích lũy thành kiến thức cho học sinh chuyên đề B CÁC BIỆN PHÁP THỰC HIỆN: - Giáo viên tiến hành : Sau nghiên cứu xong Nhôm hợp chất nhơm (chương trình hóa học 12 bản) thiết lập hệ thống câu hỏi nhằm phát triển tư cho học sinh theo phần I CƠ SỞ LÝ LUẬN: TƯ DUY HĨA HỌC [2]: Mơn hóa học khoa học thực nghiệm, trình hóa học xảy phức tạp phụ thuộc vào nhiều yếu tố Quá trình tuân theo nguyên lý, quy luật, mối quan hệ định tính định lượng hóa học; nghĩa tư hóa học buộc phải dựa quy luật hóa học Cần dựa vào chất tương tác tiểu phân phản ứng xảy ra, vấn đề tốn hóa học để rèn luyện thao tác tư duy, phương pháp suy luận logic, cách tư độc lập sáng tạo cho học sinh Cơ sở tư hóa học mối liên hệ q trình biến đổi hóa học biểu qua dấu hiệu, tượng phản ứng Trong xảy tương tác tiểu phân vô nhỏ bé giới vi mô (phân tử, nguyên tử, ion, electron ) Đặc điểm trình tư hóa học có phối hợp chặt chẽ, thống bên biểu bên ngoài; vấn đề cụ thể chất trừu tượng Tức có mối quan hệ chất tượng cụ thể quan sát với q trình khơng thể nhìn thấy Mối quan hệ mô tả, biểu diễn ký hiệu, cơng thức, phương trình Như bồi dưỡng phương pháp lực tư hóa học bồi dưỡng cho học sinh biết vận dụng thành thạo thao tác tư phương pháp logic; dựa vào dấu hiệu quan sát mà phán đoán tính chất biến đổi nội chất, trình Cũng cần phải sử dụng thao tác tư vào q trình nhận thức hóa học tuân theo quy luật chung trình nhận thức từ trực quan sinh động đến tư trừu tượng đến thực tiễn Với hóa học - môn khoa học lý thuyết thực nghiệm - điều nghĩa dựa sở kỹ quan sát tượng hóa học, phân tích yếu tố cấu thành ảnh hưởng đến trình hóa học mà thiết lập phụ thuộc xác định để tìm mối liên hệ nhân câc tượng hóa học với chất bên Từ xây dựng nên nguyên lý, học thuyết, định luật hóa học lại vận dụng chúng vào thực tiễn; nghiên cứu vấn đề mà thực tiễn đặt DẤU HIỆU CỦA SỰ PHÁT TRIỂN TƯ DUY HÓA HỌC [2]: Việc phát triển tư hóa học cho học sinh cần hiểu trước hết giúp học sinh thông hiểu kiến thức cách sâu sắc, khơng máy móc, biết cách vận dụng để giải tập hóa học, giải thích tượng quan sát thực hành Qua kiến thức mà em thâu nhận trở nên vững sinh động Tư hóa học phát triển học sinh có nhiều khả lĩnh hội tri thức nhanh sâu sắc hơn; khả vận dụng tri thức trở nên linh hoạt, có hiệu Các kỹ hóa học hình thành phát triển nhanh chóng Như phát triển tư hóa học học sinh diễn trình tiếp thu vận dụng tri thức, tư phát triển tạo kỹ thói quen làm việc có suy nghĩ, có phương pháp; chuẩn bị tiềm lực cho hoạt động sáng tạo sau em Tư hóa học học sinh phát triển có dấu hiệu sau: + Có khả tự lực chuyển tải tri thức kỹ hóa học vào tình + Tái nhanh chóng kiến thức mối quan hệ cần thiết để giải tốn hóa học Thiết lập nhanh chóng mối quan hệ chất vật tượng hóa học + Có khả phát chung tượng hóa học khác khác tượng tương tự + Có lực vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn đời sống Đây kết tổng hợp phát triển tư Để giải tốt tốn thực tế; đòi hỏi học sinh phải có định hướng tốt, biết phân tích suy đốn vận dụng thao tác tư nhằm tìm cách áp dụng thích hợp; cuối tổ chức thực cách có hiệu phương án giải tốn VAI TRỊ CỦA BÀI TẬP TRONG GIẢNG DẠY HÓA HỌC : Trong giáo dục học đại cương, tập phương pháp quan trọng để nâng cao chất lượng giảng dạy Đối với học sinh, giải tập phương pháp học tập tích cực Một học sinh có kinh nghiệm tư hóa học phát triển sau học xong phải chưa vừa lòng với vốn hiểu biết mình, n tâm sau tự vận dụng kiến thức học để giải hết tập Qua mà phát triển lực quan sát, trí nhớ, khả tưởng tượng phong phú, linh hoạt ứng đối làm việc có phương pháp Bài tập hóa học có tác dụng lớn sau : Giúp học sinh hiểu sâu khái niệm học Học sinh học thuộc lòng định nghĩa, định luật, tính chất ; khơng giải tập em chưa thể nắm vững vận dụng thuộc [1] - Khi học sinh nghiên cứu tính chất vật lý, tính chất hóa học nhơm, để học sinh nhớ vấn đề giáo viên đặt số câu hỏi để khắc sâu kiến thức cho em Ví dụ 1: Kết luận nói Nhôm A Nhôm kim loại nặng,dẫn điện dẫn nhiệt tốt,nên sử dụng làm dây dẫn điện cao B Nhôm phản ứng dung dịch NaOH dung dịch HCl nên nhơm hợp chất lưỡng tính C Nhơm có số oxi hóa +3 hợp chất D Nhôm vừa thể tính khử tính oxi hóa phản ứng hóa học - Để làm tập này: Học sinh cần nắm rõ tính chất vật lý,tính chất hóa học - Phân tích đáp án cho học sinh: + A sai vì: Al kim loại nhẹ + B sai nhơm đơn chất khơng phải hợp chất + D sai Al có tính khử phản ứng hóa học Bài tập mở rộng hiểu biết cách sinh động, phong phú mà không làm nặng nề khối lượng kiến thức học sinh[1] - Khi nghiên cứu phương pháp điều chế nhôm để phát triển tư cho học sinh giáo viên câu hỏi: Ví dụ 2: Vai trò quan trọng Criolit(Na 3AlF6) q trình điện phân nóng chảy Al2O3 với điện cực Graphit A Bảo vệ điện cực Graphit không bị ăn mòn B Giảm nhiệt độ nóng chảy Al2O3 C Bảo vệ Al sinh không bị Oxi khơng khí oxi hóa D Tăng hàm lượng Al trình điều chế - Để trả lời câu hỏi đòi hỏi học sinh phải nắm rõ vai trò Criolit q trình điều chế Al từ Al2O3 là: Giảm nhiệt độ nóng chảy Al2O3 từ 20500C xuống 9000C, tang khả dẫn điện điện phân bảo vệ Al sinh Nhưng vai trò quan trọng giảm nhiệt độ nóng chảy nên phương án B Qua câu hỏi giáo viên khắc sâu cho học sinh thấy vai trò criolit điện phân nóng chảy Al2O3 Bài tập hóa học có tác dụng củng cố kiến thức cũ cách thường xuyên hệ thống hóa lại kiến thức học [1] - Khi nghiên cứu tính chất hợp chất nhơm giáo viên yêu cầu học sinh làm bài: Ví dụ 3: Al2O3 không phản ứng với dung dịch sau đây? A NaOH B NaCl C HCl D H2SO4 loãng Để làm câu nhớ kiến thức vừa học, học sinh cần phải nhớ phản ứng đặc trưng hợp chất lưỡng tính Đáp án B Bài tập thúc đẩy thường xuyên rèn luyện kỹ kỹ xảo Nói chung giải tập, học sinh tự rèn luyện kỹ kỹ xảo cần thiết lập công thức, cân phương trình phản ứng, tính tốn hóa học, làm thí nghiệm Nhờ thường xuyên giải tập, lâu dần em nắm lý thuyết, vận dụng thành thạo lý thuyết vào thực tế [1] Ví dụ 4: Hoàn thành sơ đồ phản ứng sau: +NaOH +CO +H O +HCl Al ��� � A ���� � B ���� � C ( Biết A,B,C hợp chất du 2 nhôm) - Vậy làm tập sau nghiên cứu xong phần tính chât hóa học nhơm hợp chất nhơm rèn luyện kỹ viết phương trình phản ứng, nắm rõ tính chất hóa học nhơm hợp chất nhơm Qua học sinh thấy mối quan hệ số hợp chất nhơm Bài tập hóa học tạo điều kiện để tư phát triển Khi giải tập, học sinh bắt buộc phải suy lý hay quy nạp, diễn dịch, loại suy[1] Ví dụ 5: Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl Hãy vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc khối lượng kết tủa sô mol NaOH cho vào? - Vậy để làm tập bắt buộc học sinh phải hiểu rõ chất trình xảy tiến hành thí nghiêm Kết hợp với tốn học giải vấn đề Bài tập hóa học góp phần giáo dục tư tưởng cho học sinh giải tập rèn luyện tính kiên nhẫn, tính trung thực lao động, học tập; tính sáng tạo xử lý vấn đề xảy Mặt khác tập rèn luyện cho học sinh tính xác khoa học nâng cao lòng u thích mơn[1] Ví dụ 6: Tại Al thực tế sử dụng rộng dãi so với Fe hay Cu? - Qua ví dụ em muốn biết phải hiểu rõ tính chất vật lý ưu việt nhôm phương pháp điều chế Al cơng nghiệp * Vì sau nghiên cứu xong học giáo viên nên đề hệ thống câu hỏi theo mức độ khác để: Ghi nhớ, khắc sâu kiến thức; Ôn lại kiến thức cũ; So sánh với kiến thức học; Phát huy khả tư học sinh vận dụng lý thuyết vào thực nghiệm toán từ đơn giản đến phức tạp II XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TẬP VỀ NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY CHO HỌC SINH -Để thuận lợi giáo viên nên tổng hợp kiến thức cho học sinh thông qua sơ đồ, để học sinh dễ dàng khắc sâu kiến thức Qua tơi tóm lược kiến thức quan trọng thơng qua sơ đồ sau: TÍNH CHẤT VẬT LÝ - Màu trắng bạc,mềm,dễ kéo sợi,dễ dát mỏng - Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt TÍNH CHẤT HĨA HỌC Nhơm- 13Al Ơ số 13, chu kỳ 3, nhóm IIIA Cấu hình e: 1s22s22p63s23p1 *Có tính khử mạnh sau kim loại kiềm,kiềm thổ + Tác dụng phi kim :Cl2,O2,… + Tác dụng với axit Al + (HCl,H2SO4 loãng) Al3+ + H2 Al +(HNO3,H2SO4(đặc nóng)Al3+ +SPK +H2O Al bị thụ động H2SO4,HNO3đặc nguội + Tác dụng oxit kim loại: -Al khử oxit sau Al nhiệt độ cao + Tác dụng với H2O: Phản ứng nhanh chóng dừng lại tạo Al(OH3 kết tủa bảo vệ bề mặt + Tan dung dịch kiềm: Al + OH- + H2O AlO2- + 3/2H2 TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN-ỨNG DỤNG ĐIỀU CHẾ -Al tồn dạng hợp chất,là kim loại phổ biến vỏ trái đất -Al có mặt khắp nơi như: đất sét (Al2O3.2SiO2.2H2O), mica(K2O.Al2O3.6SiO2), criolit(Na3AlF6 ), boxit(Al2O3.2H2O)… - Làm vật liệu chế tạo oto, máy bay,tên lửa… - Làm vật dụng gia đình, trang trí nội thất,… - Dây dẫn điện, hàn gắn đường ray SẢN XUẤT NHÔM -Điện phân nóng chảy Al2O3 xúc tác Criolit, điện cực than chì: PT đơn giản: Al2O3 2Al + 3/2O2 Vai trò criolit: + Hạ nhiệt độ nóng chảy Al2O3 + Tăng khả dẫn điện + Bảo vệ Al sinh Với điện cực than chì: anot xảy tượng dương cực tan, nên khí thu thường CO,CO2,O2 sau khoảng thời gian định phải thay điện cực than chì khác Bài tốn 1: Al phản ứng với dung dịch kiềm: - GV: Yêu cầu học sinh làm tập dạng tổng quát xây dựng phương pháp giải: Nội dung: Cho Al phản ứng với dung dịch kiềm, viết phương trình phản ứng Al + OH- + H2O   AlO2- + 3/2H2 Như ta thấy: *nAl (phản ứng) =nOH  (phản ứng) = nH2 Từ biểu thức ta xác định mối quan hệ đại lượng với * Qua phát triển cho học sinh thây với toán Al phản ứng với hay nhiều dd bazo thực chất tốn liên quan tới Al OHVí dụ 1: Cho m(g) bột Al tan vừa hết V(ml) dung dịch X gồm NaOH 0,1M Ba(OH)2 0,2M Sau phản ứng hồn tồn ta thu 0,672(l) khí đktc Giá trị V m là: A 40 0,81 B 80 0,54 C.40 0,54 D 40 0,27 Lời giải: Dựa vào pt tổng quát ta có nAl(phản ứng) = nOH-(phản ứng) = 2/3.nH2 = 0,02mol Vậy m =0,54(g); V = 0,04(l) = 40ml Vậy đáp án cần chọn C Ví dụ 2: Cho hỗn hợp X gồm Na,Ba,Al có tỉ lệ mol tương ứng 1:1:4 vào nước dư, sau phản ứng thu dung dịch X; 0,672(l) khí lại m(g) chất rắn Giá trị m A.0,27 B.1,35 C.0,54 D 0,675 Lời giải: Ta có : Na +H2O �� � NaOH + 1/2H2 Ba + 2H2O �� � Ba(OH)2 + H2 Al + OH + H2O �� � AlO2- + 3/2H2 Vì sau phản ứng chất rắn nên Al dư nNa =nBa = x mol nAl =4x mol số mol khí x/2 + x + 4,5x = 0,03 � x =0,005mol Vậy m = 0,135(g) Vậy đáp án cần chọn B *Nhận xét: Qua toán yêu cầu học sinh phải nhớ lại kiến thức kim loại kiềm, kiềm thổ kết hợp với kiến thức vừa học để làm toán Bài toán 2: Al phản ứng với dung dịch axit - GV: Yêu cầu học sinh làm tập dạng tổng quát xây dựng phương pháp giải Nội dung: Cho Al phản ứng với dung dịch axit, viết phương trình phản ứng, tìm mối quan hệ cac đại lượng: Ta chia thành loại axit khác nhau: Với axit: HCl, H2SO4 loãng Al + 3H+   Al3+ + 3/2H2 Vậy ta có nAl(phản ứng) = 3nH+ = 2/3.nH2 Bảo toàn khối lượng là: mAl + maxit = mmuối + mH2 13 Với axit: HNO3,H2SO4 đặc nóng: Al + (HNO3,H2SO4 đặc nóng)   Muối + SPK + H2O Yêu cầu học sinh nhắc lại phương pháp giải toán học phần trước Với HNO3(đặc nguội),H2SO4(đặc nguội) Al bị thụ động coi khơng phản ứng *Nhận xét : Đây tốn liên quan đến axit học, nên yêu cầu học sinh nhắc lại kiến thức vận dụng Ví dụ 1: Cho m(g) Al phản ứng hết với dung dịch HCl,H 2SO4(loãng dư), sau phản ứng ta thu 0,672(l) khí đktc Giá trị m A 0,27 B 0,54 C 0,81 D 0,945 Lời giải: Dựa vào tỉ lệ phản ứng ta có: nAl = 2/3.nH2 = 0,02mol � mAl = 0,54(g) Vậy đáp án cần chọn B Ví dụ 2: Hòa tan hồn toàn m gam Al vào dung dịch HNO lỗng thu hỗn hợp gồm 0,015 mol N2O 0,01 mol NO (phản ứng không tạo NH4NO3) Giá trị m A 1,35 B 13,5 C 0,81 D 8,1 Lời giải: Sử dụng phương pháp bảo toàn electron cho q trình ta có: nAl = (8.n N O +3.n NO ) = 0,05mol � m = 1,35(g) Vậy đáp án cần chọn A Một số tập vận dụng: Câu 1: Chia hỗn hợp X gồm K, Al Fe thành hai phần - Cho phần vào dung dịch KOH (dư) thu 0,784 lít khí H (đktc) - Cho phần vào lượng dư H 2O, thu 0,448 lít khí H2 (đktc) m gam hỗn hợp kim loại Y Hòa tan hồn tồn Y vào dung dịch HCl (dư) thu 0,56 lít khí H2 (đktc) Khối lượng (tính theo gam) K, Al, Fe phần hỗn hợp X là: A 0,39; 0,54; 1,40 B 0,78; 0,54; 1,12 C 0,39; 0,54; 0,56 D 0,78; 1,08; 0,56.[3] Câu 2: Hỗn hợp X gồm Ba Al Cho m gam X vào nước dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu 8,96 lít khí H (đktc) Mặt khác, hòa tan hồn tồn m gam X dung dịch NaOH, thu 15,68 lít khí H2 (đktc) Giá trị m A 29,9 B 24,5 C 19,1 D 16,4.[4] Câu 3: Hỗn hợp X gồm Na, Ba, Na 2O BaO Hòa tan hồn tồn 21,9 gam X vào nước, thu 1,12 lít khí H (đktc) dung dịch Y, có 20,52 gam Ba(OH) 2.Hấp thụ hồn tồn 6,72 lít khí CO2 (đktc) vào Y, thu m gam kết tủa Giá trị m 14 A 23,64 B 15,76 C 21,92 D 39,40 Câu 4: Một hỗn hợp gồm Na, Al có tỷ lệ số mol 1: Cho hỗn hợp vào nước Sau kết thúc phản ứng thu 8,96 lít H2(đktc) chất rắn khơng tan Khối lượng chất rắn là: A 5,4g B 5,5g C 5,6g D 10,8g Câu 5: Cho hỗn hợp X gồm kim loại kiềm kim loại kiềm thổ tan hết vào nước dư thu V lít H (đktc) dd A Thêm 0,2 mol Al2(SO4)3 vào dd A 0,3 mol Al(OH)3 Tính V? A 10,08 lít B 14,56 lít C 10,08 lít 14,56 lít D.14,56 lít 10,80 lit Bài tốn 3: Bài tốn nhiệt nhơm - Đây loại tốn chương trình, để hình thành phương pháp giải cách sâu sắc cho học sinh tiến hành yêu cầu học sinh làm ví dụ cụ thể để từ tổng qt lên phương pháp giải chung cho tốn Ví dụ 1: Nung nóng hỗn hợp bột X gồm Aldư,MgO,Fe2O3,CuO điều kiện khơng có khơng khí Đến phản ứng hốn tồn thu chất rắn Y Cho biết thành phần chất rắn Y? Lời giải: Các phản ứng hóa học xảy ra: t 2Al + Fe2O3 �� � Al2O3 + 2Fe t 2Al +3CuO ��� Al2O3 +3Cu Vì Al dư nên chất rắn Y là: Al,Al2O3,MgO,Fe,Cu Vậy qua ta kết luận: - Khi thực phản ứng nhiệt nhơm,thì có điều kiện để phản ứng xảy là: Al khử oxit kim loại sau Al dãy hoạt động hóa học  Qua học sinh xác đinh phản ứng hóa học xảy ra(*) Ví dụ 2: Thực phản ứng nhiệt nhơm hỗn hợp X gồm Al,Fe 2O3,Cr2O3 điều kiện khơng có khơng khí đến phản ứng hồn tồn thu hỗn hợp Y Cho Y phản ứng với dung dịch NaOH dư,thấy có khí chất rắn giảm m(g) so với ban đầu Tìm thành phần Y, giải thích chất rắn giảm m(g)? Lời giải: Ta có phản ứng: t 2Al + Fe2O3 �� � Al2O3 + 2Fe t 2Al + Cr2O3 �� � Al2O3 + 2Cr Vì chất rắn Y phản ứng với dung dịch NaOH khí,nên Al dư sau phản ứng Y gồm: Al,Al2O3,Fe,Cr Khi cho Y tác dụng NaOH xảy phản ứng: Al + NaOH + H2O   NaAlO2 + 3/2H2 0 0 15 Al2O3 + 2NaOH   2NaAlO2 + H2O Như khối lượng giảm : mAl(ban đầu) + mO(oxit bị khử) Vậy qua ta kết luận: Khi thực phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với dung dịch kiềm có khí chứng tỏ Al dư, khối lượng chất rắn giảm khối lượn Al ban đầu O oxit bị khử Ví dụ 3: Thực phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Al,Fe 2O3,Cr2O3 điều kiện khơng có khơng khí sau thời gian thu hỗn hợp Y Cho Y phản ứng với dung dịch HNO3(dư) Sau phản ứng ta thu 0,336(l) khí NO(sản phẩm khử N+5 đktc) Tìm khối lượng Al X? Lời giải: - Nhận định toán: Nhận thấy hỗn hợp Y tương đối phức tạp chưa thể xác định chất hết hay dư Khi phản ứng với HNO tất chất Y phản ứng kim loại (hợp chất kim loại) đạt mức oxi hóa cao Do Y + HNO3 hỗn hợp X + HNO3 - Khi hỗn hợp X phản ứng HNO3thì: Fe2O3 ,Cr2O3 + HNO3 khơng tạo khí Al + HNO3 tạo khí NO, dựa vào số mol NO ta có số mol Al = 0,015(mol) Hay mAl(X) = 0,015.27 = 0,405(g) * Nhận xét: Như từ toán tưởng chừng phức tạp ta biến thành dạng đơn giản thông qua kết luận (**) Vậy lấy hỗn hợp sau phản ứng nhiệt nhôm tác dụng với dung dịch HNO3,H2SO4đặc nóng thực chất lấy hỗn hợp ban đầu cho phản ứng tương ứng *Từ ví dụ giáo viên hình thành cho học sinh phương pháp giải tốn nhiệt nhơm sau: Al � t ,Khơng có O � ����� � Hỗn hợp ban đầu X �R x O y thu hỗn hợp Y � Al 2O3 � R � � (Al,R x O y ) � + Nếu cho Y phản ứng với dung dịch kiềm có khí chứng tỏ chất rắn Y chứa Al dư nAl(dư) = nH + Khối lượng chất rắn giảm = mAl(ban đầu) + mO(oxit bị khử) + Nếu cho hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch HNO (H2SO4đặc nóng) tương đương với việc cho hỗn hợp X phản ứng với dung dịch HNO3 (H2SO4đặc nóng) Ví dụ 4: Thực phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp Al, Fe 2O3, Cr2O3 sau thời gian thu hỗn hợp chất rắn X Chia X thành phần Hòa tan hoàn toàn phần dung dịch H 2SO4 đặc, nóng, dư, sau phản ứng xảy hồn tồn, thu 2,016 lít khí SO (sản phẩm khử nhất, đktc) Hòa tan hết phần 400 ml dung dịch HNO 2M, thu dung 16 dịch Y khí NO (sản phẩm khử N+5) Cho từ từ dung dịch NaOH 1M đến dư vào Y thu kết hình vẽ sau: Khối lượng Cr2O3 hỗn hợp ban đầu A 7,29 gam B 30,40 gam C 6,08 gam D 18,24 gam[5] Lời giải: *Nhận xét: Vận dụng nhận xét (**) + Phần 1: Khi cho ½ hỗn hợp X phản ứng với H 2SO4 đặc nóng,dư � cho ½ hỗn hợp (Al,Fe2O3,Cr2O3) ban đầu phản ứng Vậy nên ta ln có nAl= n SO2 = 0,06 mol + Phần 2: Khi cho ½ hỗn hợp X phản ứng với HNO (0,8mol), thu ddY Vậy ta phải xác định thành phần Y( Có nhiều trường hợp xảy lượng HNO3 hữu hạn) - Để xác định thành phần Y ta buộc phải đọc đồ thị: + Khi cho NaOH vào Y hết 296 ml chưa có kết tủa Vậy dung dịch Y phải chứa H+ dư để : H+ + OH- �� � H2O 0,296 0,296 mol + Vậy Y gồm: H ( 0,296mol); Al3+(0,06mol); Fe3+; Cr3+; NO3- ( Do NO sản phẩm khử nhất) Thêm tiếp NaOH vào có phản ứng: ( Al3+;Fe3+; Cr3+) + 3OH- �� � (Al(OH)3, Fe(OH)3,Cr(OH)3) Kết tủa ( Phần đồ thị lên – khối lượng kết tủa tăng) Tiếp tục thêm NaOH vào Al(OH)3; Cr(OH)3 tan theo phản ứng: (Al(OH)3; Cr(OH)3 ) + OH- �� � (AlO2-;CrO2-) + 2H2O ( Phần đồ thị kết tủa giảm dần) Vậy lại kết tủa Fe(OH)3 khơng tan ( Phần đồ thị nằm ngang) Nên mFe(OH)3 = 5,316(g) hay nFe = 0,048mol - Vậy lúc hỗn hợp ½ hỗn hợp X phản ứng với HNO dư tương ứng hỗn hợp gồm : 0,06mol Al ; 0,024mol Fe2O3 x mol Cr2O3 + 0,8molHNO3 Sau phản ứng H+ dư 0,296mol thu NO nên bảo tồn H+ ta có ngay: 0,06.4 + 0,024.6 + 6.x = 0,8-0,296 Vậy x = 0,02 mol Nên mCr2O3 = 6,08 (g) Chọn đáp án C Kết luận: Ta thấy từ toán phức tạp phép biến đổi tốn học ta đưa toán đơn giản để giải toán * Nhận xét: Như từ tốn tưởng chừng phức tạp ta biến thành dạng đơn giản thông qua kết luận (**) Ví dụ 5: Khử hồn tồn 34,8 gam oxit sắt lượng nhôm vừa đủ,Sau phản ứng thu 45,6 gam chất rắn Công thức sắt oxit A.Fe2O3 B.FeO C.Fe3O4 D.Fe3O4hoặcFe2O3 t Lời giải: 2yAl + 3Fex Oy ��� yAl2O3+ 3xFe 17 Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có: m Al = 10,08 gam � nAl = 0,4 mol � nO(trong FexOy) = nO(trong Al2O3) = 3/2.0,4 = 0,6 mol � nFe = (34,8 – 0,6.16)/56 = 0,45 mol → x : y = 0,45 : 0,6 = : Vậy công thức oxit sắt Fe3O4 Chọn đáp án C Một số tập áp dụng Câu 1: Thực phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm Al m gam hai oxit sắt khí trơ, thu hỗn hợp rắn X Cho X vào dung dịch NaOH dư, thu dung dịch Y, chất không tan Z 0,672 lít khí H2 (đktc) Sục khí CO2 dư vào Y, thu 7,8 gam kết tủa Cho Z tan hết vào dung dịch H 2SO4, thu dung dịch chứa 15,6 gam muối sunfat 2,464 lít khí SO (ở đktc, sản phẩm khử H2SO4).Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m A.6,48 B.5,04 C.6,96 D.6,29.[6] Câu 2: Nung nóng m gam hỗn hợp Al Fe 2O3 (trong mơi trường khơng có khơng khí) đến phản ứng xảy hoàn toàn, thu hỗn hợp rắn Y Chia Y thành hai phần nhau: - Phần 1; tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng (dư), sinh 3,08 lít khí H2 (ở đktc) - Phần 2: tác dụng với dung dịch NaOH (dư), sinh 0,84 lít khí H2 (ở đktc) Giá trị m A.22,75 B.21,40 C.29,40 D.29,43 Câu 3: Nung hỗn hợp bột gồm 15,2 gam Cr 2O3 m gam Al nhiệt độ cao Sau phản ứng hoàn toàn, thu 23,3 gam hỗn hợp rắn X Cho toàn hỗn hợp X phản ứng với axit HCl (dư) thoát V lít khí H2 (ở đktc) Giá trị V A.7,84 B.4,48 C.3,36 D.10,08 Câu 4:Nung nóng m gam hỗn hợp gồm Al Fe 3O4 đk khơng khí.Sau phản ứng xảy hồn tồn, thu hỗn hợp rắn X Cho X tác dụng với dung dịch NaOH (dư) thu dung dịch Y,chất rắn Z 3,36 lít khí H (ở đktc) Sục khí CO2 (dư) vào dung dịch Y,thu 39 gam kết tủa Giá trị m A 48,3 B 45,6 C.36,7 D.57,0 Câu 5: Nung hỗn hợp X gồm Al Fe xOy đến phản ứng hoàn toàn thu chất rắn B Cho B tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu dung dịch C, chất rắn D 0,672 lít khí H (đktc) Sục CO2 dư vào C thu 7,8 gam kết tủa Cho D tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng dư, thu 2,688 lít khí SO (đktc) a) Nếu cho 200ml dung dịch HCl 1M tác dụng với C đến 18 phản ứng kết thúc thu 6,24 gam kết tủa số gam NaOH ban đầu tối thiểu A 5,6 B 8,8 C 4,0 D 9,6 Bài tốn 4: Bài tốn tính lưỡng tính Al2O3 Al(OH)3 - Đối với loại toán có nhiều cách giải khác nhau, tơi định hướng tư cho học sinh theo nhiều cách khác Nhưng ưu tiên cho việc vận dụng tối đa tốn học vào để giải tốn khơng đánh chất hóa học tốn Đặc biệt hướng học sinh phát triển tư từ mơn hóa học sang lĩnh vực mơn học khác *Loại 1: Cho từ từ dung dịch kiềm (OH-) vào dung dịch X chứa H+ (x mol) Al3+ ( y mol) a Hãy viết q trình hóa học xảy ? cho biết tượng b Vẽ đồ thị biểu diễn số mol kết tủa số mol OH- trình phản ứng? Lời giải: a Các phản ứng xảy theo thứ tự sau: OH- + H+   H2O (1) mol x x 3OH + Al3+   Al(OH)3 (2) mol 3y y y OH + Al(OH)3   [ Al(OH)4]- (AlO2-) (3) mol y y y Hiện tượng:  - Ban đầu khơng có kết tủa : phản ứng 1, nOH = x  - Sau kết tủa tăng dần đến cực đại: phản ứng 2, thêm tiếp nOH = 3y  - Tiếp tục kết tủa tan dần đến hết: phản ứng 3, thêm tiếp nOH = y b Dựa vào tượng hóa học xảy ta lập đồ thị sau: số mol Al(OH)3 y a số mol OH0 x x+3a x+3y x+4y-a x+4y - Hệ 1.1: Từ ta có tốn nhỏ khác là: cho từ từ OH - vào dung dịch chứa Al3+ Vậy đồ thị khơng chứa đoạn 0x tốn 3, từ ta có đồ thị là: số mol Al(OH)3 y a 19 3a 3y 4y-a số mol OH- 4y - Hệ 1.2: Để toán có nghiệm kết tủa thí số mol OH- thuộc ( x; x+4y)  - Hệ 1.3: Để thu kết tủa lớn nOH = x+3y - Hệ 1.4: Để đạt giá trị kết tủa a ta có nghiệm phù hợp:  + số mol OH- = x+3a (OH- hết sau phản ứng 2, x