CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP CACBON SILIC

Cacbon và Silic là 2 nguyên tố tồn tại trong tự nhiên. Các hợp chất của chúng luôn hiện hữu xung quanh chúng ta. Các bài tập về CacbonSilic trong sách giáo khoa, sách bài tập mà người học cần làm để giúp học sinh nắm vững được kiến thức hóa học, phát triển tư duy, hình thành kỹ năng. Ngoài ra, còn có rất nhiều các hiện tượng thực tiễn cần người học hiểu và lý giải được các hiện tượng đó, vận dụng những kiến thức đã được học vào thực tiễn.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC



CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP VỀ CACBON-SILIC Học phần: Dạy học bài tập hóa học phổ thông

Hà Nội, tháng 12 năm 2018.

LỜI CẢM ƠN

Qua hơn 15 tuần học, nhờ có sự chỉ dạy tận tình của cô, em đã có thêm đượcnhững kiến thức và kĩ năng cần thiết cho chuyên ngành Hóa học mà em sẽ giảngdạy sau này Sau khi học xong học phần, em đã có được những kiến thức chung vềdạy học bài tập hóa học Bên cạnh đó, có thể tự hệ thống hóa các bài tập theo dạng,lựa chọn và xây dựng các bài tập hóa học một cách hợp lý cũng như kết hợp cácphương pháp giải các bài tập lý thuyết và bài tập tính toán Hơn thế nữa, em đãbước đầu biết thiết kế một số bài tập hóa học gắn liền với các hiện tượng thực tiễn.Đây sẽ là hành trang vô cùng quý báu cho em trên con đường thực hiện ước mơ trởthành một giáo viên dạy Hóa

Bài tiểu luận này được thực hiện sau hơn 3 tháng học tập Do vậy, không thểtránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy

cô để bài tiểu luận này được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 11 tháng 12 năm 2018.

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

Trang LỜI CẢM ƠN

3.1 Phương pháp bảo toàn khối lượng 11

LÝ DO CHỌN CHUYÊN ĐỀ

Cacbon và Silic là 2 nguyên tố tồn tại trong tự nhiên Các hợp chất của chúngluôn hiện hữu xung quanh chúng ta Các bài tập về Cacbon-Silic trong sách giáokhoa, sách bài tập mà người học cần làm để giúp học sinh nắm vững được kiếnthức hóa học, phát triển tư duy, hình thành kỹ năng Ngoài ra, còn có rất nhiều cáchiện tượng thực tiễn cần người học hiểu và lý giải được các hiện tượng đó, vậndụng những kiến thức đã được học vào thực tiễn

Vì vậy, em quyết định chọn đề tài: “Chuyên đề bài tập về Cacbon-Silic”.

Với chuyên đề bài tập này, em sẽ hệ thống hóa các kiến thức về Silic thông qua hệ thống lý thuyết, hệ thống và phân loại các dạng bài tập và các phương pháp giải, thiết kế một số bài tập hóa học mới Đặc biệt, có thể vận dụng vào một bài dạy cụ thể thuộc chương 3: Nhóm Cacbon, trong chương trình học của học sinh trung học phổ thông, lớp 11.Cuối cùng, em sẽ thiết kế một bài kiểm tra mẫu cho chuyên đề này.

Cacbon-1

NỘI DUNG

1 Tóm tắt lý thuyết

1.1 Cacbon (C)

I Cacbon(C)

a) Vị trí - Cấu hình electron nguyên tử

- Vị trí trong bảng tuần hoàn: Cacbon ở ô thứ 6, chu kỳ 2, nhóm IVA

- Cấu hình electron nguyên tử: C (Z=6): 1s22s22p2

- Trong các dạng hình thù của C, C vô định hình hoạt động hơn cả về mặt hóa học.

- Trong các phản ứng hóa học C thể hiện: Tính oxi hóa và tính khử.

II Cacbon monoxit (CO)

- Trong công nghiệp:

+ Phương pháp 1:Khí than ướt

- Là chất khí không màu, nặng hơn không khí 1,5 lần

- CO2 (rắn) là khối màu trắng (“nước đá khô”): không nóng chảy mà thăng hoa,

dùng để tạo môi trường lạnh không có hơi ẩm

b) Tính chất hóa học

- Khí CO2 không cháy, không duy trì sự cháy của nhiều chất

3

- CO2 là có đầy đủ tính chất hóa học của một oxit axit, khi tan trong nước cho axit cacbonic:

- Trong công nghiệp: Khí CO2 được thu hồi từ quá trình đốt cháy hoàn toàn than

IV Axit cacbonic (H 2 CO 3 ) và muối cacbonat (CO 3 2- )

02NaHCO3(r) t Na 2 CO 3(r) + CO 2(k) + H 2 O (k)

- Trong các phản ứng hóa học, silic

khử.

+ Tính khử

+4 (số oxi hóa +2 ít đặc trưng hơn)

vừa thể hiện tính oxi hóa vừa thể hiện tính

- Tan được trong axit HF

SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O

(Người ta dùng dung dịch HF để khắc chữ lên thủy tinh.)

b) Axit silixic (H 2 SiO 3 )

- H2SiO3 là chất ở dạng keo, không tan trong nước

- Axit silixic là axit yếu, yếu hơn cả axit cacbinic nên bị axit này đẩy ra khỏi dung dịch muối

Na2SiO3 + CO2 + H2O → Na2CO3 + H2SiO3↓

c) Muối silicat

- Dung dịch đậm đặc của Na2SiO3 và K2SiO3 được gọi là thủy tinh lỏng

- Vải tẩm thủy tinh lỏng sẻ khó cháy, ngoài ra thủy tinh lỏng còn được dùng để chếtạo keo dán thủy tinh và sứ

6

2 Phân loại dạng bài tập

2.1 Hệ thống các dạng bài tập của chuyên đề

Dạng 1: CO 2 tác dụng với dung dịch kiềm

Khi cho khí CO2 Tác dụng với dung dịch kiềm, có các trường hợp có thể xảy

ra như sau

CO2 + KOH→ KHCO3

CO2 + 2KOH → K2CO3 + H2O

+Nếu a ≤ 1→ tạo muối duy nhất KHCO3

+Nếu 1 < a < 2→ tạo hỗn hợp hai muối KHCO3 và K2CO3

Lưu ý khi giải bài tập này:

- Từ giá trị a, ta xác định được các sản phẩm có thể tạo thành

- Đối với trường hợp tạo thành hỗn hợp hai muối, ta thường giải bằng cách lập hệ phương trình

Dạng 2: Khử oxit kim loại bằng khí CO

Oxit Kim loại +CO→ Kim loại + CO2

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m oxit Kl + m CO = m Kl + m CO 2

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố  n O (oxit)

Dạng 3: Muối cacbonat tác dụng với axit.

Sản phẩm của phản ứng là có khí CO2 thoát ra

Muối cacbonat + ddHCl →Muối clorua + CO2 + H2O

Muối cacbonat + H2SO4(loãng) Muối sunfat + CO2 + H2O

Dạng 4: Nhiệt phân muối cacbonat

7

-CO2 không duy trì sự cháy (không làm que đóm cháy, …)

- Phương trình ion: Ba2+ +CO32- BaCO3 (kết tủa trắng)

Ca2+ +CO32- CaCO3 (Kết tủa trắng)

Dạng 6: Sơ đồ phản ứng

Dựa vào các tính chất hóa học của C, Si để hoàn thành các sơ đồ phản ứng

Điền tên các hợp chất còn thiếu trong sơ đồ, và viết các phương trình hóa học hoànthiện sơ đồ chuyển hóa

Dạng 7: Silic và hợp chất của Silic

Các bài tập liên quan đến lập công thức hóa học của các hợp chất của Si

2.2 Phân tích một vài bài tập

Ví dụ 1: Nung 100 gam hỗn hợp gồm Na2CO3 và NaHCO3 cho đến khi khối lượng

hỗn hợp không đ i thu được 69 gam chất rắn Tính phần trăm về khối lượng của

2a A a (mol)

( )

( )

Vậy phần trăm khối lượng mỗi chất có trong hỗn hợp là:

Ví dụ 2: Sục 2.24 lít khí CO2 (đktc) vào 0.15 mol dung dịch NaOH 1M thu được

dung dịch A Tính khối lượng các chất tan có trong dung dịch A

Bài 2: Cho 448 ml CO2 (đktc) vào 100ml dd NaOH 0,25M được dung dịch X

Hãy tính CM của muối trong dd X, biết Vdd không thay đ i

Đ/S: C ( Na 2 CO 3 )=0,05M.

Bài 3: Sục V(lít) CO2 (đktc) vào 500 ml dd Ba(OH)2 0,3M, sau phản ứng

thu được19,7g kết tủa Tính giá trị của V.

Đ/S: V=22,4l hoặc 44,8l

Bài 4: Nung nóng 10g đá vôi với hiệu suất 80%, dẫn khí thu được cho vào 100g dd

NaOH 10% Tính nồng độ % của chất sau phản ứng

Đ/S: 8,19%

Bài 5: Dùng khí CO để khử hoàn toàn 16g Fe2O3 người ta thu được sản phẩm khí.

Dẫn toàn bộ sản phẩm khí vào 99,12ml dd KOH 20% (D =

1,17g/ml) Hãy tính thể tích khí CO đã dùng (đkct) và khối lượng

muối sinh ra Đ/S: V=6,72l; m = 34,3g

Bài 6: Dẫn từ từ V lít khí CO (đktc) đi qua một ống sứ đựng lượng dư hỗn hợp rắn

gồm CuO, Fe2O3 ở nhiệt độ cao Sau phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được khí X.Dẫn toàn bộ khí X ở trên vào lượng dư nước vôi trong thu được 4 gam kết tủa.Tính giá trị của V

Bài 8: Dung dịch X chứa hỗn hợp gồm Na2CO3 1,5M và KHCO3 1M Nhỏ từ từ

từng giọt cho đến hết 200 ml dung dịch HCl 1M vào 100 ml dung dịch X, sinh ra

V lít khí (ở đktc) Tìm giá trị của V?

10

Đ/S: V=11,2l

Bài 9: Bằng phương pháp hóa học hãy nhận biết các chất khí sau: CO2, HCl, CO

Bài 10: Bằng phương pháp nào có thể nhận biết các chất rắn sau:

a) K2CO3, MgCO3, CaCO3 b) K2CO3, BaCO3, Na2CO3, NaCl Bài 11:

Thực hiện dãy chuyển hoá sau:

a) CO2 CaCO3 Ca(HCO3)2 CO2 C CO CO  CaCO3  Ca(HCO3)2 CO2  C  CO CO  CaCO3  Ca(HCO3)2 CO2  C  CO CO  CaCO3  Ca(HCO3)2 CO2  C  CO CO  CaCO3  Ca(HCO3)2 CO2  C  CO CO  CaCO3  Ca(HCO3)2 CO2  C  CO CO  CaCO3  Ca(HCO3)2 CO2  C  CO CO 2

b) C CO  Na CO BaCO Ba(HCO ) Ba(NO ) HNO Fe(NO ) Fe O

c) SiO2 Si  Na2SiO3 H2SiO3 SiO2 CaSiO3

Bài 12 : Tìm công thức hóa học của loại thủy tinh biết thành phần theo khối lượng

của các oxit như sau : 11,7%CaO và 75,3% SiO2, 13%Na2O Và được biểu diễndưới dạng: xNa2O.yCaO.zSiO2

Đ/S: Na 2 O.CaO.6SiO 2

Bài 13 : Xác định công thức hóa học của loại caolanh (đất sét) chứa Al2O3, SiO3,

H2O theo đúng tỉ lệ 0,3953 :0,4651 :0,1395

Đ/S : Al 2 O 3 2SiO 3 2H 2 O

3 Các phương pháp giải bài tập

3.1 Phương pháp bảo toàn khối lượng

Ví dụ: Nhiệt phân hoàn toàn M gam hỗn hợp X gồm CaCO3 và Na2CO3 thu được

11,6 gam chất rắn và 2,24 lít khí CO2 ở đktc Tính hàm lượng % của CaCO3

→ % = 100 = 62,5%

*Phân tích: đối với các bài toán sử dụng phương pháp này, ta cần biết (n-1) khối lượng của các chất tham gia và các chất tạo thành, thì sẽ tìm được khối lượng của chất cần tìm

3.2 Phương pháp bảo toàn nguyên tố

Ví dụ: Dẫn một luồng khí CO dư qua ống sứ đựng Fe3O4 và CuO nung nóng đến

khi phản ứng hoàn toàn thu được 2,32 gam hỗn hợp kim loại Khí thoát ra khỏi bình được dẫn qua dung dịch nước vôi trong dư thu được 5 gam kết tủa Tính t ng khối lượng 2 oxit trong hỗn hợp đầu

3.3 Phương pháp dùng đồ thị

Ví dụ: Hoà tan hoàn toàn V lít khí CO2 (đktc) vào 500ml dung dịch hỗn hợp gồm:

NaOH a M và Ba(OH)2 b M Quan sát lượng kết tủa qua đồ thị Tìm giá trị a, b

Đoạn 2: Đi ngang, quá trình:

Phương trình ion rút gọn: OH- + CO2 → HCO3

-Đoạn 3: Đi xuống, CO2 dư, có sự hòa tan kết tủa BaCO3

Phương trình hóa học:

BaCO3 +H2O + CO2 → Ba(HCO3)2

Từ đồ thị và các phương trình hóa học, ta có:

+ Xuất hiện kết tủa: nCO2 = n = 0,01 (mol)

+ Xuất hiện kết tủa sau đó kết tủa tan

nCO2 = nOH- - n↓ (tan)

→ 0,06 + 0,01 = 0,5a + 2.0.5b

→ a= 0,1 (mol)

Vậy, a : b= 0,1 : 0,02 = 5

13

*Phân tích: Mỗi đoạn thẳng trên đồ thị tương ứng với một quá trình tạo thành muốikhác nhau Có sự phụ thuộc giữa số mol C và số mol kết tủa.

3.4 Phương pháp tăng giảm khối lượng

Ví dụ 1: Cho 3,06 gam hỗn hợp hai muối K2CO3 và MgCO3 tác dụng với dung

dịch HCl thu được V lít khí (đktc) và dung dịch X Cô cạn dung dịch X được 3,39gam muối khan Tính giá trị của V

Giải:

K2CO3 + 2HCl  2KCl + CO2 + H2O

MgCO3 + 2HCl  CaCO3  Ca(HCO3)2 CO2  C  CO CO MgCl2 + CO2 + H2 O

1 mol CO3 2 2 mol Cl: ∆m m rắn tăng = 35,5×2 – 60 = 11 gam

x mol CO3 2 2x mol Cl: ∆m m rắn tăng = 3,39 – 3,06 = 0,33 gam

Phương trình hóa học:

Ca(OH)2 + CO2 => CaCO3 + H2O

Bài 2: Tại sao khi nấu nước giếng ở một số vùng, lâu ngày thấy xuất hiện lớp cặn

ở đáy ấm? Cách tẩy lớp cặn này như thế nào?

Giải:

Trong tự nhiên, nước ở một số vùng là nước cứng tạm thời – là nước có chứa các muối axit như: Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2

14

Khi nấu nước lâu ngày thấy xảy ra phương trình hóa học:

khoảng một đêm rồi rửa sạch

4.2 Bài tập tình huống

Bài 1: Sinh nhật bạn Thu vào tháng 7, Thu mời nhóm bạn thân đi cắm trại Do rất

thích ăn thịt nướng nên các bạn đã lên kế hoạch mang củi đi đốt lấy than để làmthịt nướng Tuy nhiên, khi đến địa điểm cắm trại, Thu thử đốt củi và thấy rằng lửacháy rất nhỏ, than bén rất chậm làm thịt lâu chín

Em hãy nghĩ giải pháp giúp bạn Thu nướng thịt nhanh nhất và giải thích lý do lựachọn giải pháp đó (Viết các phương trình hóa học nếu có)

Giải: Giải pháp cho Thu là:

- Thu nên chẻ thanh củi thật nhỏ để lửa dễ bén hơn Khi đó, Thu đã làm tăng diệntích tiếp xúc của các thanh củi với oxi có trong không khí, làm phản ứng đốt cháyxảy ra nhanh hơn

- Lấy quạt để quạt, cung cấp thêm oxi cho than cháy nhanh hơn

Phương trình hóa học:

C+O2 t CO 2

4.3 Bài tập sử dụng hình vẽ, dụng cụ thí nghiệm, đồ thị

Bài 1: Cho hình vẽ mô tả bộ dụng cụ thí nghiệm như sau:

a).Hình vẽ dưới đây mô tả hiện thí nghiệm nào? Em hãy nêu hiện tượng xảy

ra? Giải thích và viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra

b) Trình bày cách tiến hành thí nghiệm khác mà không làm thay đ i bản chất thí nghiệm?

15

Hướng dẫn:

a) Hình vẽ trên mô tả thí nghiệm điều chế axit

silixic Hiện tượng: kết tủa dạng keo sinh ra

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O

CO2 + H2O + Na2SiO3→ Na2CO3 + H2SiO3↓b) Có thể cho trực tiếp dd axit HCl vào cốc thủy tinh đựng dd Na2SiO3

Vì dung dịch axit HCl có tính axit mạnh hơn dung dịch axit H2CO3 nên thí nghiệmxảy ra nhanh và dễ dàng hơn

2HCl + Na2SiO3→2NaCl +

H2SiO3↓ 5 Vận dụng vào bài dạy

(Giáo án: Bài 24: Luyện tập: Tính chất của cacbon, silic và các hợp chất của

chúng.) (Theo ban nâng cao)

Giáo sinh: Nguyễn Xuân Thu

Lớp: QH-2015S: Sư phạm Hóa học

MSV: 15010336

Ngày soạn: 11/12/2018 Ngày dạy: …

Lớp:11…

Chương III: CACBON – SILIC TIẾT: … BÀI 24: LUYỆN TẬP: TÍNH CHẤT CỦA CACBON, SILIC

VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA CHÚNG (Chương trình Hóa học 11 nâng cao)

I Mục tiêu

1 Kiến thức

Hệ thống hóa kiến thức về tính chất của cacbon, silic và các hợp chất của chúng Giải thích được một số hiện tượng thực tiễn liên quan đến cacbon, silic và hợpchất: ứng dụng, Hiện tượng hiệu ứng nhà kính; tác hại và cách xử lý đối vớiCacbon monooxit khi xử dụng bếp than trong mùa đông

-2 Kỹ năng

- Viết và cân bằng được các PTHH thể hiện tính chất hóa học của cabon, silic vàhợp chất của chúng

- Giải được bài tập: Sục CO2 vào dung dịch

kiềm - Rèn kĩ năng đọc báo, xử lý thông tin

-Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học

-Năng lực tính toán hóa học và vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn

II Chuẩn bị

1 Chuẩn bị của GV

- Chuẩn bị nội dung kiến thức

- Giấy A0, nam châm

- Phiếu học tập

- Tranh ảnh, tài liệu liên quan đến bài tập

- Nội dung bài học bằng Powerpoint

17

2 Chuẩn bị của HS

- Sách giáo khoa, vở ghi, bút dạ màu

3 Phương tiện dạy học

- Bảng, phấn

- Máy chiếu

III Phương pháp dạy học

- Phương pháp đàm thoại nêu vấn đề

- Phương pháp thuyết trình

IV Tiến trình dạy học

1.Ổn định trật tự lớp học: (1 phút)

2.Dạy bài mới.

Hoạt động 1: Giải thích các hiện tượng trong thực tiễn

15 Giải thích Các -GV chia lớp thành 4 -HS: hoạt đông Đọc đoạn thông tin:

phút được một số hiện nhóm nhóm, thảo luận, trả “Hiệu ứng nhà kính” (phiếu hoạt

hiện tượng tượng Phát cho HS phiếu lời cho phiếu học tập động nhóm số 1)

thực tiễn liên thực thộng tin, yêu cầu học số 1 Câu 1: Nguyên nhân:

quan đến tiễn sinh đọc và trả lời câu -HS dán sản phẩm -Sự tăng lên đột ngột và khó kiểm soát

và hợp chất dụng -GV chiếu slide phần -Đại diện nhóm học Câu 2: Hậu quả của hiệu ứng nhà kính:

Ứng dụng, + Cách thông tin lên bảng sinh lên thuyết trình -Biến đ i hệ sinh thái

tác hại và xử lý (cho HS hoạt động -Các nhóm HS còn -Sa mạc hóa, sói mòn, hạn hán

cách xử lý nhóm và dán sản phẩm lại nhận xét, b xung -Biến đ i khí hậu

CO2 thành chất khác, ngăn chặn các khímetan, halogen, clo, flo, không chothải vào không khí…

Hoạt động 2: Viết và cân bằng các phương trình hóa học

10 Viết và cân Tính -GV cho học sinh hóa -HS: hoàn thành Bài 2: Các phương trình hóa học: HS dễ bịphút bằng được chất thành phiếu học tập số 2 phiếu học tập số 2 (1)NaHCO3+NaOH Na2CO3+H2O nhầm lẫn

thể hiện tính của - 5 bạn làm nhanh nhất, (3)SiO2+ 4HF  SìF4 + 2H2O phẩm có

silic và hợp -GV: nhận xét và cho 1 -1 HS lên bảng hoàn (6)CO2+ Ba(OH)2  BaCO3+ H2O CO2 tácchất của HS lên bảng hoàn thành thành (7)CO2+Ba(OH)2 Ba(HCO3)2 dụng với

ý (nếu có) -HS nhận xét phần

bạn làm trên bảng

Hoạt động 3:Giải được dạng toán CO2 tác dụng với dung dịch kiềm

+Nếu a ≤ 1→ tạo muối duy nhất

các tính giá trị a +Nếu 1 < a < 2→ tạo hỗn hợp hai muối

hợp hai muối thường ta + Nếu a ≥ 2→ tạo muối duy nhấtgiải bằng cách lập hệ

Na2CO3

.PT

Bài 3:

-GV cho HS lên bảng -HS làm bài 3: (Cá

Cho 6,72l khí CO2 đi qua 3l dung dịch

làm bài tập 3 và chữa nhân) KOH 0.1M.Muối nào được tạo thành,

n(CO2)=nKOH=0.3 Tính khối lượng muối đó

=>a=1

=> muối tạo thành làKHCO3

m=0.3.(39+1+12+48)=3.06(g)

Hoạt động 4: Củng cố, dặn dò.

5 phút Củng Yêu cầu học sinh t ng HS: hệ thống lại các - Các kiến thức của tiết học: Hệ thống

cố, kết lại các kiến thức kiến thức vào vở tính chất của C, Si và hợp chất của

liên quan đến Cacbon;