Sử dụng công thức giải nhanh dựa trên sự bảo toàn điện tích để giải các bài toán khó trong đề thi THPT QG”

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT NGUYỄN XUÂN NGUYÊN ************* SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI: SỬ DỤNG CÔNG THỨC GIẢI NHANH DỰA TRÊN SỰ BẢO TỒN ĐIỆN TÍCH GIẢI CÁC BÀI TỐN KHĨ TRONG ĐỀ THI THPT QG Người viết : Chức vụ : SKKN thuộc mơn: Nguyễn Quế Sơn Giáo viên Hóa Học THANH HÓA NĂM 2018 MỤC LỤC Trang Phần I: Mở đầu…………………………………………………………2 1.1 Lí chọn đề tài…………………………………………………….2 1.2 Mục đích nghiên cứu……………………………………………… 1.3 Đối tượng nghiên cứu……………………………………………….2 1.4.Phương pháp nghiên cứu…………………………………………….2 Phần II NỘI DUNG…………………………………… …………… 2.1 Cơ sở lý luận………….…………………………………………… 2.2 Thực trạng vấn đề…………………… ……………………… .3 2.3 Các biện pháp tiến hành…………………………………………… 2.3.1 Cơ sở phương pháp………………………………………… 2.3.2 Phân dạng tập ví dụ minh họa…………………………… 2.3.2.1 Xây dựng cơng thức nH + = nCO 2− + nCO2 2.3.2.2 Xây dựng công thức nOH − − nCO2 = nCO 2− ………………………………… 2.3.2.3 Xây dựng công thức nH + = 4n Al ( OH ) ……………………………… 3 [ ]− − 3nAl ( OH )3 ………………………… 11 2.3.2.4 Xây dựng phương pháp giải toán: Kim loại tác dụng với dung dịch muối……………………………………………………………………………… 14 2.4 Kết quả………………………………………………………………15 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………………… 17 3.1 Kết luận…………………………………………………………… 17 3.2 Kiến Nghị……………………………………………………………17 Bài tập vận dụng…………………………………………………………18 Tài liệu tham khảo……………………………………………………… 19 Phần I: MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Với xu hướng phát triển giáo dục nhiều mơn nói chung mơn hố học nói riêng tăng cường việc kiểm tra trắc nghiệm việc đánh giá kết học sinh Vì việc định dạng tập để chọn cách giải nhanh tập hố học điều cần thiết Với hình thức thi trắc nghiệm, việc tìm lời giải nhanh cho tập tính tốn đề thi điều quan trọng, góp phần khơng nhỏ đến kết thi Đại học, Cao đẳng em Tuy nhiên, việc giải nhanh tập trắc nghiệm Hóa học lại khơng đơn giản chút ! Nếu khơng nắm “bí quyết” thời gian 50 phút, em khó hồn thành thi cách tốt Trước thực tế qua kinh nghiệm nhiều năm giảng dạy tơi đúc kết, rút kinh nghiệm viết nên đề tài “Sử dụng công thức giải nhanh dựa bảo tồn điện tích để giải tốn khó đề thi THPT QG” 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Thực tiễn chứng minh cách tốt để hiểu vận dụng kiến thức học giải tập Thực tế cho thấy, thường em học sinh làm tập quen thuộc lúng túng gặp tập khơng khó em khơng nhìn dạng toán, chưa biết vận dụng phương pháp để giải tốn Với thực trạng làm ảnh hưởng khơng nhỏ tới kết học tập kì thi Trên sở đó, tơi mạnh dạn chọn đề tài “Sử dụng công thức giải nhanh dựa bảo tồn điện tích để giải tốn khó đề thi THPT QG” làm sáng kiến kinh nghiệm cho Với hy vọng đề tài tài liệu tham khảo phục vụ cho việc học tập em học sinh 11, 12 cho công tác giảng dạy bạn đồng nghiệp 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Xây dựng tổng quát cách giải tập sử dụng “Sử dụng công thức giải nhanh dựa bảo tồn điện tích để giải tốn khó đề thi THPT QG” 1.4.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết - Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin Phần II: NỘI DUNG 2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN Nghị hội nghị lần thứ II Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam (khoá VIII, 1997) khẳng định: “Phải đổi phương pháp giáo dục đào tạo, khắc phục lối truyền thụ chiều, rèn luyện thành nếp tư sáng tạo người học Từng bước áp dụng phương pháp tiên tiến phương tiện đại vào trình dạy học, bảo đảm điều kiện thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh, sinh viên đại học” Các quan điểm pháp chế hoá luật giáo dục (2005) Điều 28.2 viết: “Phương pháp giáo dục phổ thơng phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo học sinh, phù hợp với đặc điểm lớp học, môn học, bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú học tập cho học sinh” Chính thế, hình thức kiểm tra đánh giá học sinh có nhiều thay đổi, dẫn đến thay đổi mạnh mẽ phương pháp giảng dạy Với hình thức thi trắc nghiệm nay, khoảng thời gian tương đối ngắn (trung bình 1,25 phút/câu), học sinh phải giải lượng câu hỏi tập tương đối nhiều, đóbài tập tốn hóa chiếm tỉ lệ khơng nhỏ Số liệu thống kê từ đề thi minh họa vừa qua cho thấy tập tốn hóa chiếm tỉ lệ khoảng 40% tổng số câu hỏi trắc nghiệm đề thi Do việc tìm phương pháp giúp giải nhanh tốn hóa học có ý nghĩa quan trọng, “Sử dụng công thức giải nhanh dựa bảo tồn điện tích để giải tốn khó đề thi THPT QG” khơng nằm ngồi xu hướng Đối với tập học sinh cần nắm vững phản ứng diễn biến theo chiều hướng nào, cần chia trường hợp không cần chia trường hợp Nhưng với việc sử dụng công thức giải nhanh dựa bảo tồnđiện tích học sinh khơng q bận tâm đến điều này, tốc độ làm cải thiện rõ rệt 2.2 THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ Hiện để giải tốn hóa, học sinh thường phát triển theo hai xu hướng: Một sử dụng phương pháp truyền thống với việc viết tính theo phương trình hóa học, phương pháp tương đối dể hiểu tốc độ làm không cao, không phù hợp với yêu cầu thời gian hình thức thi trắc nghiệm Hai sử dụng cơng thức tính nhanh, cách cải thiện đáng kể mặt thời gian, phần lớn học sinh áp dụng lại không hiểu rõ chất q trình hóa học Xuất phát từ sở lí luận thực tiễn trên, viết sáng kiến kinh nghiệm “Sử dụngcông thức giải nhanh dựa bảo tồn điện tích để giải tốn khó đề thi THPT QG” nhằm giúp cho em học sinh có cơng cụ để giải nhanh tốn khó đề thi, đặc biệt tốn khó đề thi THPT QG 2.3 CÁC BIỆN PHÁP TIẾN HÀNH 2.3.1 Cơ sở phương pháp - Cơ sở phương pháp định luật bảo toàn điện tích: Trong hệ lập, điện tích bảo toàn Suy phân tử hợp chất ion dung dịch chất điện li, tổng giá trị điện tích dương tổng giá trị điện tích âm - Hệ định luật bảo tồn điện tích: Ʃ nđiện tích ion dương = Ʃ nđiện tích ion âm 2.3.2 Xây dựng công thức ví dụ minh họa 2.3.2.1 Xây dựng cơng thức nH = nCO + nCO + 2− • Xét phản ứng: Cho từ từ dung dịch axit (chứa H +) vào dung dịch chứa muối cacbonat chứa muối hiđrocacbonat (chứa CO32- chứa CO32- HCO3-) Bản chất phản ứng là: H+ chuyển hết ion CO32- thành HCO3-, sau chuyển HCO3- thành CO2 H+ + CO32- → HCO3H+ + HCO3- → CO2 ↑ + H2O Nếu H+ không đủ để chuyển hết ion thành khí CO áp dụng bảo tồn điện tích phản ứng bảo tồn ngun tố C, ta có:  nH + = nCO32− + nHCO3− phanung ⇒ nH + = nCO 2− + nCO2  n = n − CO2  HCO3 phanung Dưới ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Cho từ từ dung dịch chứa a mol HCl vào dung dịch chứa b mol Na 2CO3 đồng thời khuấy đều, thu V lít khí(ở đktc) dung dịch X Khi cho dư nước vôi vào dung dịch X thấy có xuất kết tủa Biểu thức liên hệ V với a, b A V=22,4(a-b) B V=11,2(a-b) C V=11,2.(a+b)2a D V=22,4(a+b) (Trích Đề thi tuyển sinh Đại Học khối A năm 2016)[6] Hướng dẫn giải Bản chất phản ứng cho từ từ dung dịch chứa HCl vào dungdịch Na 2CO3 là: H+ chuyển hết ion CO32- thành HCO3-, sau chuyển HCO3- thành CO2 Khi cho nước vơi dư vào X thấy kết tủa, chứng tỏ X chứa ion HCO 3- H+ phản ứng hết Phương trình phản ứng: H+ + CO32- → HCO3- (1) H+ + HCO3- → CO2 ↑ + H2O (2) HCO3- + OH- + Ca2+ → CaCO3 ↓ + H2O (3) Từ chất phản ứng thông tin đề cho yêu cầu đề ta đưa cách giải sau: •Cách 1: Sử dụng phương trình ion rút gọn (1), (2), (3) phản ứng trao đổi ion, dấu hiệu rõ ràng chứng tỏ tập sử dụng phương trình ion rút gọn để tính tốn H+ + CO32- → HCO3Mol: b← b → (1) b H+ + HCO3- → CO2 ↑ + H2O Mol: a-b → a-b (2) → a-b Theo phản (1), (2),ta thấy: nCO = (a-b) mol ⇒ V = 22, 4(a − b)lit •Cách 2: Sử dụng bảo tồn điện tích dung dịch X bảo toàn nguyên tố C Như phân tích trên, dung dịch X ngồi ion Na+, Cl- có ion HCO3- Áp dụng bảo tồn điện tích cho dung dịch X bảo tồn nguyên tố C, ta có: nCO2 = nCO32− − nNa + + nCl − = a − b { {  nNa + = nHCO3− + nCl − {  2b a b ⇒  n 2− = n − + nCO  CO3  VCO = 22, 4.(a − b)lit HCO3  •Cách 3: Sử dụng cơng thức nH = nCO + nCO + 2− Áp dụng công thức suy ra: nH = nCO + nCO =(a-b) ⇒ V = 22, 4(a − b)lit + 2− Ví dụ 2: Cho từ từ giọt dung dịch chứa b mol HCl vào dung dịch chứa a mol Na2CO3(TN1), thu V lít CO2 Ngược lại, cho từ từ giọt dung dịch chứa a mol Na2CO3vào dung dịch chứa b mol HCl(TN2) thu 2V lít CO2 Biết thể tích khí đo cung điều kiện nhiệt độ áp suất Mối liên hệ a b A a = 0,8b B a = 0,35b C a = 0,75b D a = 0,5b (Trích Đề thi thử lần 1-THPT Cẩm Khê – Phú Thọ,năm học 2016-2017) )[6] Hướng dẫn giải Ở TN1: H+ chuyển hết ion CO32- thành HCO3-, sau chuyển phần HCO3- thành n CO2 Sử dụng kết trên, ta có: {Hb + = nCO 2− + nCO2 ⇒ nCO2 = (b − a )mol {3 { ? a Ở TN2: CO32- phản ứng với H+ để giải phóng CO2 Áp dụng bảo tồn điện tích phản ứng bảo tồn ngun tố C, ta có:  nH + = 2.nCO32− phanung nCO2 (TN 1) VCO2 (TN 1) = ⇒ nH + = 2nCO2 ⇒ nCO2 = 0,5mol ⇒  { { n VCO2 (TN 2) n = n 2− CO ( TN 2) CO2  CO3 phanung b ? b−a V ⇒ = ⇒ a = 0, 75b 0,5b 2V Ví dụ 3: Cho từ từ 450ml dung dịch HCl 1M vào 500 ml dung dịch X gồm Na2CO3 NaHCO3, thu 5,6 lít khí (đktc) dung dịch Y Cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư, thu 197 gam kết tủa Nồng độ mol Na2CO3 NaHCO3 dung dịch X A 02M 0,15M B 0,2M 0,3M C 0,3M 0,4M D 0,4M 0,3M (Trích Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2015)[6] Hướng dẫn giải Theo giả thuyết: nH + = nHCl = 1.0,45 = 0,45 mol; 5, 19, = 0, 25mol; nBaCO3 = = 0,1mol Áp dụng công thức nH + = nCO32− + nCO2 , ta có: 22, 197 nH + = nCO 2− + nCO2 ⇒ nCO 2− = 0, 2mol ⇒ nNa2CO3 = 0, 2mol { {3 { nCO2 = 0,45 0,25 ? Áp dụng bảo toàn nguyên tố C, ta có: nCO2− + nHCO− = nCO2 + nBaCO3 ⇒ nHCO − = 0,15mol ⇒ nNaHCO3 = 0,15mol { {3 { { 0,2 ? ⇒ [ Na2CO3 ] = 0,25 0,1 0, 0,15 = 0, M ; [ NaHCO3 ] = = 0,3M 0,5 0,5 Ví dụ 4: Cho từ từ 200 ml dung dịch hỗn hợp HCl 1M H 2SO4 0,5M vào 300 ml dung dịch Na2CO3 1M, thu V lít khí (đktc) dung dịch X Cho dung dịch X phản ứng với dung dịch Ba(OH)2 dư, thu m gam kết tủa Giá trị V m A 2,24 lít; 39,4 gam B 2,24 lít; 62,7 gam C 3,36 lít; 19,7gam D 4,48 lít; 39,4 gam (Trích Đề thi thử Đại học lần 2- THPT chuyên Đại Học Vinh,2017-2018)[8] Hướng dẫn giải Trong dung dịch hỗn hợp axit có: nH + = nHCl + 2nH SO4 = 0, 4mol ; nSO2− = nH SO4 = 0,1mol { { 123 Trong dung dịch Na2CO3 có: 1.0,2 0,5.0,2 2.0,5.0,2 nCO2− = nNa2CO3 = 0,3mol 123 Khi cho từ từ H+ vào dung dịch chứa CO32-, áp dụng công thức: 1.0,3 nH + = nCO 2− + nCO2 , n = nCO 2− + nCO2 ⇒ nCO2 = 0,1mol ⇒ VCO2 (dktc) = 0,1.22, = 2, 24lit {3 { + H ta có: {0,4 0,3 ? Áp dụng bảo toàn nguyên tố C cho tồn q trình phản ứng bảo tồn nhóm SO 42-, ta có:  nNa2CO3 = nCO2 + nBaCO3  20,33 {01 {? nBaCO3 = 0, ⇒ ⇒ m = mBaSO4 + mBaCO3 = 62, gam  { 123 nBaSO4  nBaSO = n 2− = 0,1  0,1.233 0,2.197 SO4  2.3.2.2 Xây dựng công thức nOH − nCO = nCO − 2− • Xét tốn sau: Hấp thụ hồn tồn khí CO2 vào dung dịch chứa đồng thời ∑n OH − NaOH, Ba(OH)2 Biết 1〈 n CO 〈 Tìm mối quan hệ nCO2 , nOH − , nCO32− ? ∑n OH − 〈 nên OH- hết phản ứng tạo hai muối CO32- HCO3- Vì 1〈 n CO Như vậy, ion OH- thay ion CO32- HCO3- Áp dụng bảo tồn điện tích bảo tồn nguyên tố C, ta có kết sau:  nOH − = nHCO3− + 2nCO32− ⇒ nOH − − nCO2 = nCO2−  n = n − + n 2− CO  HCO3 CO3 Mở rộng ra,đối với phản ứng SO2 với dung dịch kiềm, tạo muối axit muối trung hòa, ta có: nOH − nSO = nSO − 2− Dưới ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Hấp thụ hồn tồn 4,48 lít khí CO 2( đktc) vào500 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M Ba(OH)2 0,2M, sinh m gam kết tủa Giá trị m là: A 9,85 B 11,82 C 17,73 D 19,70 (Trích Đề thi tuyển sinh Đại học khối A, năm học 2014-2015)[6] Hướng dẫn giải •Cách 1: Sử dụng phương trình ion rút gọn: Theo giả thuyết, ta có: nCO2 = 4, 48 nBa (OH )2 + nNaOH = 0, 25mol = 0, 2mol; nBa2+ = nBa (OH )2 = 0,1mol; nOH − = 214 43 { 14 43 224 0,5.0,1 0,2.0,5 0,2.0,5 ∑ OH 〈 Do 1〈 n nên phản ứng tạo muối axit HCO3- muối trung hòa CO32CO n − Phương trình phản ứng: Mol: Mol : 2OH- → CO32- + H2O CO2 + x → 2x CO2 + OH- → HCO3- y → y Ba2+ + → → (1) x (2) y CO32- → BaCO3 (3)  x + y = 0,  x = 0, 05 ⇒  x + y = 0, 25  y = 0,15 Từ (1) (2) ta có:  Vì nBa2+ 〉 nCO 2− { {3 0,1 0,05 nên mol BaCO3 tính theo mol CO32-, nBaCO3 = nCO2− = 005 ⇒ mBaCO3 = 0, 05.197 = 9,85 gam •Cách 2: Sử dụng cơng thức nOH − nCO = nCO − 2− Theo giả thuyết, ta có: nCO2 = 4, 48 nBa (OH )2 + nNaOH = 0, 25mol = 0, 2mol; nBa2+ = nBa (OH )2 = 0,1mol; nOH − = 214 43 { 14 43 224 0,5.0,1 0,2.0,5 0,2.0,5 ∑ OH 〈 Do 1〈 n nên phản ứng tạo muối axit HCO3- muối trung hòa CO32CO n − ta có: n = n − n = 0, 05mol Sử dụng công thức nOH − nCO = nCO , ta có: CO {OH {CO − n 2+ 〉n 2− 2− − 0,25 0,2 2− Vì {Ba0,1 {CO nên mol BaCO3 tính theo mol CO32-, ta có: 0,05 nBaCO3 = nCO2− = 005 ⇒ mBaCO3 = 0, 05.197 = 9,85 gam Ví dụ 2: Dung dịch A chứa đồng thời chất tan: NaOH 0,2M Ba(OH) 0,1M Khi dẫn 0,336 lít khí CO2 1,456 lít khí CO2 vào V ml dung dịch A thu kết tủa có số gam nhau( thể tích khí đo điều kiện tiêu chuẩn).Thể tích V A 200 B.300 C 240 D 150 (Trích Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2010)[6] Hướng dẫn giải Theo giả thuyết, lượng CO2 tham gia phản ứng khác lại thu lượng kết tủa nhau, chứng tỏ: Khi cho 0,336 lít CO (0015 mol) vào dung dịch A(TN1) tạo kết tủa BaCO3 Còn cho 1,456 lít CO (0,065 mol) vào dung dịch A(TN2) có tượng hòa tan kết tủa BaCO3 để tạo Ba(HCO3)2 Như vậy,ở TN2 ion OH- phản ứng hết lượng CO32- tạo hai thí nghiệm Trong dung dịch A, ta có: nOH − = nNaOH + 2nBa (OH )2 = 0, 4V (mol ) { 14 43 0,2V 0,1V Ở TN1: Áp dụng bảo toàn nguyên tố C, ta có: nCO2− = nBaCO3 = nCO2 = 0015mol Ở TN2: Áp dụng công thức nOH − nCO = nCO bảo tồn ngun tố C, ta có: − 2− nOH − = nCO 2− + nCO2 = 0, 08mol ⇒ {3 { 0,4V = 0,08 ⇒ V = 0,2 lít = 200ml 0,015 0,065 Ví dụ 3: Sục V lít CO2 (đktc) vào dung dịch chứa a mol Ba(OH)2 thu 19,7 gam kết tủa (TN1) Mặt khác, sục V lít CO (đktc) vào dung dịch chưa a mol Ba(OH)2 a mol NaOH thu 39,4 gam kết tủa (TN2) Giá trị V a tương ứng là: A 6,72 0,1 B 5,6 0,2 C 8,96 03 D 6,72 0,2 (Trích Đề thi Chuyên Khoa Học Tự Nhiên Hà Nội lần 3-2015)[5] Hướng dẫn giải 10 Cùng lượng CO2, phản ứng với hai dung dịch kiềm khác có chứa lượng Ba(OH)2 nhau, TN1 thu lượng kết BaCO (0,1 mol), lượng kết tủa BaCO3 (0,2 mol) TN2 Suy TN1 có tượng hòa tan kết tủa, TN2 chưa có có tượng hòa tan kết tủa Nếu TN2 có tượng hòa tan kết tủa thì: TN1: 2nBa (OH )2 = nCO2 + nBaCO3 { 14 43 {  b a = 0,1 0,1 a ⇒ Trường hợp khơng thỏa mãn nCO2 = nBa (OH )2  b = 0,1 TN : n = n + n −  ∑ BaCO3  14 OH 43 {CO2 {  b 0,2 3a nên tượng hòa tan kết tủa Như vậy, TN2 chưa có tượng hòa tan kết tủa Suy ion Ba 2+ Ba(OH)2 chuyển vào kết tủa Ta có: TN1: 2nBa (OH )2 = nCO2 + nBaCO3 { 14 43 {  a = 0,  a = 0, b 0,1 a ⇒ ⇒   TN : n = n = 0, b = 0,3  Ba ( OH ) BaCO  VCO2 = 0,3.22, = 6, 72lit 14 432  a Ví dụ 4: Cho V lít khí CO2 hấp thụ hồn tồn 200ml dung dịch X gồm Ba(OH)2 0,5M NaOH 1,0M Tính V để kết tủa thu cực đại? A 2,24 lít ≤ V ≤ 6,72 lít C 2,24 lít ≤ V ≤ 8,96 lít B 2,24 lít ≤ V ≤ 5,6 lít D 2,24 lít ≤ V ≤ 4,48 lít (Trích Đề thi thử Đại học lần 4-THPT Quỳnh Lưu 1- Nghệ An, năm 2011)[8] Hướng dẫn giải Theo giả thiết, ta có: nOH − = 2nBa (OH )2 + nNaOH = 0, 4mol ; nBa 2+ = nBa (OH )2 = 0,1mol 14 43 { 14 43 1.0,2 0,5.0,2 0,5.0,2 Khi sục CO2 vào X, để tạo thành lượng kết tủa lớn nCO2− tạo thành ≥ nBa 2+ = 0,1 mol OH − du : nCO2 = nCO2− = 0,1  nCO2 = 0,1 VCO = 2, 24  ⇒ Ta có: OH − het : n 2− = n − − nCO max ⇒  CO3 {OH 22  {  nCO2 max = 0,3 VCO2 max = 6, 72 0,4 ? 0,1  Suy ra: Khi 2, 24 ≤ VCO ≤ 6, 72 nCO 2− tạo thành 11 ≥ 0,1 mol lượng kết tủa cực đại 2.3.2.3 Xây dựng công thức nH = 4n[ Al (OH ) ] − 3nAl (OH ) + − • Xét phản ứng dung dịch axit (HCl, HNO 3, H2SO4: axit mạnh) với dung dịch chứa ion [Al(OH)4]- Bản chất phản ứng là: H+ lấy OH- để tạo H2O Nếu H+ lấy nhóm OH- [Al(OH)4]- tạo Al(OH)3 lấy nhóm OH- tạo Al3+ Vậy áp dụng bảo tồn điện tích phản ứng bảo tồn nhóm OH -, ta có kết sau:  nH + = nOH − phanung ⇒ nH + = 4n Al (OH ) − − 3n Al ( OH )3  [ 4]  nOH − phanung = 4n[ Al (OH )4 ] − − 3nAl (OH )3 Nếu phản ứng dung dịch axit với dung dịch chứa ion OH- [Al(OH)4]thì ta có: nH = nOH + 4n[ Al (OH ) ] − 3nAl (OH ) + − − Đối với phản ứng dung dịch axit (HCl, HNO3, H2SO4: axit mạnh) với dung dịch chứa ion [Zn(OH)4]2-, tương tự ta có:  nH + = nOH − phanung ⇒ nH + = 4n Zn( OH ) 2− − 2nZn( OH )2  [ 4] n = n − 2− − nZn( OH )  OH phanung [ Zn( OH )4 ] Nếu phản ứng dung dịch axit với dung dịch chứa ion OH- [Zn(OH)4]2thì ta có: nH = nOH + 4n[ Zn(OH ) ] − 2nZn(OH ) + − 2− Dưới ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Cho 200ml dung dịch Y gồm Ba[Al(OH)4]2 0,1M NaOH 0,1M tác dụng với dung dịch HNO3 thu 0,78 gam kết tủa Số mol HNO3 tối đa cần dùng A 0,15 B 0,13 C 0,18 D 0,07 ( Trích Đề thi tuyển sinh Đại học khối A 2010)[6] Hướng dẫn giải Nhận xét: Do nAl (OH ) 〉 n[ Al (OH ) ] nên lượng ion nhôm nằm dung dịch dạng [Al(OH)4]- dư Al3+ − Như vậy, phản ứng xảy theo hai hướng khác nhau: 12 Hướng (1): H+ trung hòa hết OH-, sau chuyển [Al(OH)4]- thành 0,01 mol Al(OH)3 Trường hợp lượng H+ phản ứng Hướng (2): H+ trung hòa hết OH- chuyển hết [Al(OH)4]- dung dịch thành Al(OH)3, sau hòa tan bớt Al(OH)3 để cuối 0,01mol Al(OH)3 Trường hợp H+ phản ứng nhiều Theo u cầu bài, ta tính tốn lượng H+ theo hướng (2) •Cách 1: Sử dụng phương trình ion rút gọn Mol: Mol: H+ + OH- 0,02 ← 0,02 H+ + [Al(OH)4]- → 0,04 ← 3H+ + Mol: 0,09 → 0,04 (1) Al3+ → Al(OH)3 → ← H2O + H2 O (2) 0,04 Al3+ + H2 O (3) 0,03 Theo thuyết phản ứng (1), (2), (3), ta có: nHNO = nH = 0,15mol + •Cách 2: Sử dụng công thức : nH = nOH + 4n[ Al (OH ) ] − 3nAl (OH ) + − − nHNO3 = nH + = nOH − + 4n Al (OH ) − − 3n AL (OH )3 = 0,15mol { 43 4[ 434 ] 14 0,02 0,01 0,04 Ví dụ 2: Cho 86,3 gam hỗn hợp X gồm Na, K, Ba Al2O3(trong oxi 19,47% khối lượng) tan hết vào nước thu dung dịch Y 13,44 lít H2(đktc) Cho 3,2 lít dung dịch HCl 0,75M vào dung dịch Y thu m gam kết tủa Giá trị m A 54,6 B 10,4 C 23,4 D 27,3 (Trích Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2013)[6] Hướng dẫn giải Khi cho hỗn hợp X vào nước xảy phản ứng: K, Na, Ba tác dụng với nước giải phóng H2 tạo thành dung dịch kiềm (1), Al2O3 tan hết kiềm tạo thành [Al(OH)4]- (2) Áp dụng bảo tồn điện tích H2O bảo tồn H nhóm OH- nước, ta có: nOH − 13, 44 HOH 3n Al2O3 = nO = nH trongHOH = 2nH = 22, = 1, 2mol Áp dụng bảo toàn O, ta có: + 19, 47%.86,3 = 1, 05mol ⇒ n Al2O3 = 0,35mol Trong phản ứng Al2O3 với OH-, ta 16 có: 13 + 2OH- + 3H2O → → 0,7 → Al2O3 Mol: 035 2[Al(OH)4]0,7 Suy ra: Trong dung dịch Y có 0,7mol [Al(OH)4]- (1,2 – 07) = 0,5 mol OH- Khi cho 2,4 mol H+ vào dung dịch Y, xảy phản ứng trung hòa ion OH- phản ứng với ion [Al(OH)4]- để tạo kết tủa: nH + = nOH − + 4n Al (OH ) − − 3nAL (OH )3 ⇒ n Al (OH )3 = 0,3mol ⇒ mAl (OH )3 = 23, gam { { 4[ 434 ] 14 2? 43 2,4 0,5 0,7 Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm Na2O Al2O3 vào nước thu dung dịch X suốt Thêm từ từ dung dịch HCl 1M vào X, hết 100m bắt đầu xuất kết tủa; hết 300ml 700ml thu dduowccj a gam kết tủa Giá trị a m A 23,4 56,3 B 23,4 35,9 C 15,6 27,7 D 15,6 55,4 (Trích Đề thi Chuyên Nguyễn Trãi-Hải Dương lần 3-2016) [5] Hướng dẫn giải Khi cho 100ml dung dịch HCl 1M(0,1 mol) vào dung dịch X bắt đầu có kết tủa, chứng tỏ X có chứa 0,1 mol OH- Như vậy, X có OH-, [Al(OH)4]- Na+ Khi cho 300 ml HCl 1M(0,3 mol) 700 ml HCl 1M(0,7 mol) có 0,1 mol H+ phản ứng với 0,1 mol OH-, lại 0,2 mol H+ 0,6 mol H+ phản ứng với [Al(OH)4]tạo lượng kết tủa Chứng tỏ: Khi dùng 0,2 mol H+ phản ứng với ion [Al(OH)4]- [Al(OH)4]- chưa kết tủa hết, dùng 0,6 mol H+ phản ứng với ion [Al(OH)4]- [Al(OH)4]- chuyển hết thành kết tủa sau kết tủa bị tan phần Trong phản ứng 0,2 mol H+ với [Al(OH)4]-, ta có: nAl (OH )3 = n Al (OH ) [ ] − phanung = nH + = 0, 2mol ⇒ mAl (OH )3 = 0, 2.78 = 15, gam { 0,2 Trong phản ứng 0,6 mol H+ với [Al(OH)4]-, ta có: nH + = 4n Al ( OH ) − trongX − 3nAl (OH )3 ⇒ n[ Al ( OH )4 ] trongX = 0,3mol { 43 Áp dụng bảo tồn điện tích cho dung [44 44] 43 14 0,6 0,2 ? dịch X, ta có: nNa+ = nOH − + n Al (OH ) − = 0, 4mol [ { Áp dụng bảo toàn nguyên tố Na, Al, ta có: 14 434 ] 0,1 0,3 14  2nNa2O = nNa+ {  0,4  nNa O = 0, ⇒ ⇒ m( Na2O , Al2O3 ) = mNa2O + mAl2O3 = 27, gam  2n = n Al (OH ) − { { n = 0,15 Al O [   Al2O3 0,2.62 0,15.102 14 434 ]  0,3 2.3.2.4 Xây dựng phương pháp giải toán: Kim loại tác dụng với dung dịch muối Dạng ta cần tư theo hướng “ chiến thắng thuộc kẻ mạnh” nghĩa anion (Cl-; NO3-, SO42-) phân bổ theo thứ tự từ kim loại mạnh (Mg) tới kim loại yếu (Ag) Bên cạnh ta cần áp dụng thêm định luật bảo toàn đặc biệt BTKL di chuyển điện tích Tóm lại tư để xử lý dạng toán là: - Xét hệ kín gồm kim loại anion - Phân bố anion cho kim loại hệ từ Mg tới Ag - Áp dụng định luật bảo tồn (BTKL) cần - Có thể cần ý tới di chuyển (thay đổi điện tích) Dưới ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Cho m gam Mg vào dung dịch X gồm 0,03 mol Zn(NO3)2 005 mol Cu(NO3)2, sau thời gian thu 5,25 gam kim loại dung dịch Y Cho dung dịch NaOH vào dung dịch Y, khối lượng kết tủa thu 6,67 gam Giá trị m A 3,6 B 2,86 C 2,02 D 4,05 (Trích đề thi THPT Quốc Gia 2016-Bộ Giáo Dục) [6] Hướng dẫn giải Hệ kín gồm Mg, Zn, Cu, NO3OH − : 0,16 n = 0,16 → 6, 67 gam − Ta có: NO3  Chú ý: Trong tốn có di  Kimloai : 3,95( gam) chuyển điện tích từ NO3- thành OHBTKL  → m + 0, 03.65 + 0, 05.64 = 525 + 3,95 → m = 4, 05( gam) (Trong toán ta chưa cần sử dụng tới hướng tư phân bổ điện tích âm NO3-cho Mg 〉 Zn〉Cu Ví dụ 2: Cho m gam bột Zn vào 500 ml dung dịch chứa CuCl2 0,4M FeSO4 0,4M Sau thời gian thu dung dịch X hỗn hợp chất rắn nặng 25 gam Lọc tách chất rắn cho 14,4 gam Mg vào dung dịch X Sau phản ứng xảy hoàn toàn thấy có 29,8 gam chất rắn xuất Giá trị m 15 A 32,0 B 27,3 C.26,0 D 28,6 (Trích đề thi THPT Đại Học Sư Phạm Hà Nội-Lần 4-2015)[7] Hướng dẫn giải Cl − : 0, Mg 〉 Zn 〉 Fe 〉 Cu Hệ kín gồm  2− Theo ra, ta có:  SO4 : 0, BTDT NMg= 0,6 → phần điện tích âm thuộc tồn Mg2+ → nMg = 0, 4mol 2+ BTKL kimloai  → m + 0, 2.64 + 0, 2.56 + 14, = 25 + 29,8 + 0, 4.24 → m = 26 Ví dụ 3: Cho m gam Mg vào dung dịch có 0,12 mol FeCl3 sau phản ứng hồn toàn thu 3,36 gam chất rắn Giá trị m A 2,16 B 4,32 C 5,04 D V=2,88 (Trích đề thi Chuyên Trần Đại Nghĩa-TPHCM-Lần 1-2016)[7] Hướng dẫn giải Ta thấy mFe = 0,12.56 = 6,72 > 3,36 nghĩa anh chàng Mg không ôm hếtđược nàng Cl- nên dung dịch có anh Fe2+ BTNT Fe   → nFeCl2 = 0, 06(mol ) →  BTNT Cl → m = 2,88(gam) → nMgCl2 = 0,12(mol )   2.4 KẾT QUẢ Qua thực nghiệm nhiều năm giảng dạy mơn hố học 12 đặc biệt tham gia ôn thi Tốt Nghiệp THPT Quốc Gia phân nhận thấy rằng: Khi truyền đạt nội dung phương pháp đến với học sinh tỷ lệ học sinh tiếp thu giải hóa khó (câu hỏi điểm 8, 9, 10) đề thi Đại học cao so với lúc trước chưa truyền đạt phương pháp Học sinh có hứng thú với dạng tập đặc biệt học sinh khá, giỏi Năm học 2016-2017 triển khai dạy phương pháp lớp 12C vào dạy tự chọn kết thu khả quan Qua kiểm tra khảo sát lớp 12C năm học 2016-2017 cho thấy KIỂM TRA ĐỢT I (chưa áp dụng đề tài) Điểm giỏi Điểm 16 Điểm TB Điểm yếu Lớp 12C3 Sĩ Số 40 (9-10) (7-8) (5-6) SL % SL % SL 0% 17,5% 23 (dưới 5) % SL 57,5% 10 % 25% KIỂM TRA ĐỢT II (Đã áp dụng đề tài) Lớp 12C3 Điểm (9-10) (7-8) Sĩ Số Điểm giỏi 40 Điểm TB (5-6) SL % SL % 7,5% 25 62,5% 17 SL Điểm yếu (dưới 5) % SL % 20% 10% PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Trên số công thức giải nhanh dựa bảo tồn điện tích tập vận dụng Q trình tìm tòi nghiên cứu tơi giải quết vấn đề sau: - Nghiên cứu sở lí thuyết phục vụ giải tập hóa học - Từ xây dựng cơng thức giải nhanh - Sắp xếp cách có hệ thống dạng tập Trong trình vận dụng đề tài, rút số kinh nghiệm sau: Để có tiết học đạt hiệu cao niềm trăn trở, suy nghĩ mục đích hướng tới giáo viên có lương tâm trách nhiệm nghề nghiệp, điều đạt dễ dàng Người giáo viên phải nhận thức rõ vai trò người "thắp sáng lửa" chủ động lĩnh hội tri thức học sinh Trong nội dung đề tài: “Sử dụng công thức giải nhanh dựa bảo tồn điện tích để giải tốn khó đề thi TNTHPT Quốc Gia” tơi đơn giản tốn hóa phức tạp thành tốn hóa thơng thường Tơi hy vọng phương pháp hữu ích để em học sinh giải tốn hóa nhanh hơn, thấy hứng thú với việc học mơn Hóa 3.2 Kiến nghị Vấn đề đổi phương pháp học trường phổ thông vấn đề xúc Để dạy hóa học nhà trường phổ thơng có hiệu đề nghị số vấn đề sau: + Giáo viên phải kiên trì, đầu tư nhiều tâm, sức để tìm hiểu vấn đề hóa học, vận dụng sáng tạo phương pháp dạy hố học, để có giảng thu hút học sinh + Ngành giáo dục cần phải đầu tư trang thiết bị dạy học tốt cho tương xứng với hệ học trò thời cuộc, nên đại trà dùng mẫu vài tiết lại Đây điều góp phần tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên, phát huy tốt hiệu dạy Cũng nên có qua tâm động viên kịp thời tương xứng + Với thực trạng học hóa học yêu cầu đổi phương pháp dạy học, coi quan điểm tơi đóng góp ý kiến vào việc nâng cao chất lượng học hóa học thời kì 18 Trong trình thực đề tài, cố gắng thời gian đầu tư có hạn kinh nghiệm nghiên cứu chưa nhiều nên tránh khỏi sai sót Tơi kính mong thầy, giáo bạn thơng cảm, đóng góp ý kiến để đề tài hồn thiện để ứng dụng rộng rãi công tác giảng dạy Tôi xin chân thành cảm ơn! Thanh Hóa, ngày 25 tháng 05 năm 2018 Người viết Nguyễn Quế Sơn MỘT SỐ BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài tập dành cho học sinh lớp 11,12 Câu Dung dịch X chứa hỗn hợp gồm Na2CO3 1,5M KHCO3 1M Nhỏ từ từ giọt hết 200ml dung dịch HCl 1M vào 100 ml dung dịch X, sinh V lít khí(ở đktc) Giá trị V [1] A 4,48 B 1,12 C 2,24 D 336 Câu Nhỏ từ từ giọt đến hết 30ml dung dịch HCl 1M vào 100 ml dung dịch chứa Na2CO3 0,2M NaHCO3 0,2M Sau phản ứng thu số mol CO2 là[6] A 0,03 B 0,01 C 0,02 D 0,015 Câu Cho từ từ dung dịch chứa 0,3 mol HCl vào dung dịch chứa m gam hỗn hợp X gồm K2CO3 thấy có 0,12 mol khí CO2 Cho dung dịch Ca(OH)2 dư vào m/2 gam hỗn hợp X thấy có 17 gam kết tủa.Giá trị m là[6] A 19,14 B 32,28 C 35,08 D 17,54 Câu Cho 0,448 lít khí CO2 (ở đktc) hấp thụ hết vào 100 ml dung dịch chứa hỗn hợp NaOH 0,06M Ba(OH)2 0,12M, thu m gam kết tủa Giá trị m là[1] A 3,94 B 1,182 C 2,364 D 1,970 Câu Sục 4,48 lít CO2 (đktc) v lít dung dịch Ba(OH)2 2x mol/lít NaOH x mol/lít Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu 19,7 gam kết tủa Giá trị x là[1] A 0,025 0,03 B 0,03 C 0,025 D 0,025 0,02 Câu 100ml dung dịch A chưa NaOH 0,1M Na[Al(OH)4] aM Thêm từ từ 0,6 lít HCl 0,1M vào dung dịch A thu kết tủa, lọc kết tủa, nung nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu 1,02 gam chất rắn.Giá trị a là[1] A 0,15 B 0,2 C 0,275 19 D 0,25 Câu Cho hỗn hợp bột gồm 0,48 gam Mg 1,68 gam Fe vào dung dịch CuCl2 khuấy đến phản ứng hoàn toan thu 3,12 gam chất rắn không tan X Số mol CuCl2 tham gia phản ứng là[7] A 0,06 mol B 0,04 mol C 0.05 mol D 0,03 mol Câu Cho m gam bột Cu vào 400 ml dung dịch 400 ml dung dịch AgNO 0,2M, sau thời gian phản ứng thu 7,76 gam hỗn hợp chất rắn X dung dịch Y Lọc tách X, thêm 5,85 gam bột Zn vào Y sau phản ứng xảy hoàn toàn thu 10,53 gam chất rắn Z Giá trị m là[7] A 6,40 B 5,76 C 3,84 D 5,12 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- Nguyễn Minh Tuấn - 22 Phương pháp & kỹ thuật đại giải nhanh tập trắc nghiệm Hóa Học - NXB đại học quốc gia [2] – Lương Văn Tâm- Vũ khắc Ngọc – Tổng kết dạng câu hỏi tập Hóa Học THPTNhà xuất đại học quốc gia [3] – Phạm Ngọc Bằng (Tổng Chủ biên) – 16 phương pháp kĩ thuật giải nhanh tập trắc nghiệm Hóa Học - NXB đại học sư phạm [4] – Đỗ Xuân Hưng – phương pháp kỹ thuật giải nhanh dạng tập trắc nghiệm Hóa Học- NXB Giáo dục [5]- Nguyễn Anh Phong – Giải chi tiết 99 đề thi thử Đại học cao đẳng - NXB Hà Nội [6 ]- Đề thi Đại học cao đẳng mơn Hóa năm Bộ GD&ĐT [7]- Nguyễn Anh Phong- Tư đảo chiều giải tập hóa học(Vô Cơ, Hữu Cơ)-NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội [8]- Trần Văn Thành- Tiếp cận 23 phương pháp giải nhanh đại Hóa Học-NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội 20 21 ... nghiệm Sử dụngcông thức giải nhanh dựa bảo tồn điện tích để giải tốn khó đề thi THPT QG” nhằm giúp cho em học sinh có cơng cụ để giải nhanh tốn khó đề thi, đặc biệt tốn khó đề thi THPT QG 2.3 CÁC... viết nên đề tài Sử dụng công thức giải nhanh dựa bảo tồn điện tích để giải tốn khó đề thi THPT QG” 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Thực tiễn chứng minh cách tốt để hiểu vận dụng kiến thức học giải tập... hỏi trắc nghiệm đề thi Do việc tìm phương pháp giúp giải nhanh tốn hóa học có ý nghĩa quan trọng, Sử dụng công thức giải nhanh dựa bảo tồn điện tích để giải tốn khó đề thi THPT QG” khơng nằm ngồi