chuyên đề KIM LOẠI tác DỤNG với AXIT

Việc phát hiện và bồi dưỡng học sinh có năng khiếu về các môn khoa học nóichung và môn hóa học nói riêng ngay từ cấp THCS được coi là một trong nhữngnhiệm vụ ưu tiên hàng đầu góp phần th

PHẦN MỘT: MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

“Nâng cao dân trí - Đào tạo nhân lực – Bồi dưỡng nhân tài” là nhiệm vụ hàngđầu của ngành Giáo dục – Đào tạo Chất lượng Giáo dục – Đào tạo phải đặt bêncạnh yêu cầu nâng cao chất lượng nguồn nhân lực và phát triển khoa học công nghệtrong thời đại kinh tế tri thức đang diễn ra trên phạm vi toàn thế giới

Việc phát hiện và bồi dưỡng học sinh có năng khiếu về các môn khoa học nóichung và môn hóa học nói riêng ngay từ cấp THCS được coi là một trong nhữngnhiệm vụ ưu tiên hàng đầu góp phần thực hiện tốt mục tiêu giáo dục của trườngTHCS, là bước khởi đầu quan trọng để đào tạo các em thành những người đi đầutrong các lĩnh vực khoa học và công nghệ sau này

Vì vậy, bồi dưỡng học sinh giỏi là nhiệm vụ quan trọng và thường xuyên củamỗi nhà trường và mỗi giáo viên Số lượng và chất lượng HSG là một trong nhữngthước đo để đánh giá chất lượng dạy học của mối giáo viên và mỗi nhà trường.Hóa học là bộ môn khoa học thực nghiệm đòi hỏi tính hệ thống và tính logiccao Một trong những biện pháp quan trọng trong dạy học hóa học là người thầygiáo coi trọng hơn việc chỉ dẫn cho học sinh con đường tìm ra kiến thức mà khôngchỉ dừng lại ở việc cung cấp những kiến thức có sẵn, chú ý rèn luyện kĩ năng , khảnăng vận dụng kiến thức thức, dạy cách học và tự học Tạo điều kiện cho học sinhđược rèn luyện năng lực độc lập tư duy sáng tạo thông qua bài tập hóa học là cơ sở

để hình thành và phát triển tiềm lực trí tuệ cho học sinh

Qua thực tiễn giảng dạy và học tập, học sinh còn gặp nhiều trở ngại vướng mắckhi giải quyết những vấn đề của hóa học nhất là bài toán kim loại tác dụng với axit

Vì vậy, tôi đã lựa chọn chuyên đề : “ KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT” nhắm

giúp cho học sinh tháo gỡ phần nào những khó khăn ,vướng mắc về kiến thức cũngnhư phương pháp giải nhanh gọn, dễ hiểu Từ đó, các em có thể đề xuất đượcnhững bài tập mới phát huy tiềm năng sáng tạo , tự tin chiếm lĩnh kiến thức và đạtkết quả cao trong các kì thi HSG cấp huyện và cấp tỉnh

2 Mục đích nghiên cứu

- Giúp học sinh hình thành kĩ năng phân tích tổng hợp, xác định dạng bài, tìm

ra phương pháp giải phù hợp để tham gia dự thi HSG cấp huyện, tỉnh

- Đưa ra một số phương pháp phù hợp để học sinh có thể giải nhanh, chính xác bài toán liên quan, tiết kiệm thời gian làm bài, đảm bảo bài làm đạt hiệu quả cao

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Thông qua việc dạy học của bản thân, tôi thấy tính thiết thực của đề tàiđối với học sinh THCS, đặc biệt là việc bồi dưỡng HSG môn Hóa Học THCS Vìvậy tôi đã đặt ra nhiệm vụ của đề tài như sau:

- Phần nào giúp các em củng cố, khắc sâu về dạng bài axit tác dụng với kimloại.

- Giúp HS xác định được cách học, phương pháp học tập, cách tư duy sao cho bài toán đạt hiệu quả cao nhất

- Thông qua bài tập học sinh được rèn kĩ năng phán đoán, phân tích đề, xác địnhđúng phương pháp giải bài tập, từ đó học sinh chủ động hơn trong việc chiếm lĩnhtri thức và tìm kiếm kiến thức mới

- Ứng dụng linh hoạt vào giải quyết các tình huống của thực tiễn

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu: Xung quanh chúng ta có rất nhiều kim loại vàchúng ta cũng thường xuyên sử dụng các vật dụng bằng kim loại, nhưng ta lạikhông am hiểu nhiều về chúng vì vậy tôi đã chọn nội dung kim loại tác dụngvới axit làm đối tượng nghiên cứu của mình

- Khách thể nghiên cứu: Trong trường học phổ thông học sinh được họcrất nhiều môn học khác nhau và điều tất yếu là mỗi học sinh có một năng lực riêngtrong nhận thức các môn học Để công tác giảng dạy đạt hiệu quả chúng tôi đã lựachọn các em học sinh giỏi lớp 9 trường THCS Lập Thạch – huyện Lập Thạch-TỉnhVĩnh Phúc, bởi đối tượng này các em đã tương đối có một ý niệm nhất định về mônhọc và đã có những kiến thức cơ bản nhất của chương trình Hoá học ở cấp

THCS

5 Phạm vi của đề tài

- Áp dụng đối với HSG lớp 9

- Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 9 năm 2018 đến tháng 5 năm 2019

6 Phương pháp nghiên cứu

a Phương phápnghiên cứu tài liệu

Hiện nay tài liệu phục vụ cho giảng dạy khá nhiều song do giới hạn thờigian chúng tôi đã đọc , lập thư mục, phân tích những luận điểm phục vụ cho đề tàiqua những tài liệu cơ bản như : SGK, SGV, PPDH môn hoá học và một số tư liệuchuyên ngành khác Sau khi phân tích chúng tôi tổng hợp và viết những luận điểmcho đề tài của mình

b Phương pháp quan sát

Trong quá trình viết đề tài và bồi dưỡng HSG , chúng tôi đã quan sát thái độcủa học sinh trong giờ học , đặc biệt là quá trình làm bài của học sinh và khả năngthực hành thí nghiệm của các em nhằm bổ sung dữ liệu và làm tăng tính thuyếtphục của đề tài

c Phương pháp nghiên cứu sản phẩm hoạt động của học sinh

2

Người Ấn Độ có câu: Tôi nghe – tôi quên tôi nhìn – tôi nhớ, tôi làm – tôi hiểu.Người Trung Quốc có câu: Học rộng không bằng học rành, học rành không bằngthực hành Người Việt Nam có câu: Trăm nghe không bằng một thấy, trăm thấykhông bằng một làm Trong quá trình dạy học , thông qua các sản phẩm hoạt độngcủa học sinh ( bài kiểm tra, kết quả thực hành thí nghiệm ) cho phép chúng ta đánhgiá chính xác khả năng nhận thức của học trò về việc bồi dưỡng của giáo viên

, qua đó chúng tôi luôn điều chỉnh về nội dung , phương pháp đạt kết quả cao nhất

để tiến tới chuyển từ dạy học nội dung sang định hướng phát triển năng lực

d Phương pháp tổng kết, rút kinh nghiệm

Đây cũng là phương pháp quan trọng góp phần tạo nên sự thành côngcủa đề tài Tổng kết rút kinh nghiệm chỉ ra được điểm mạnh, điểm hạn chế củathầy và trò trong quá trình dạy học Từ đó phát huy điểm mạnh, hạn chế yếuđiểm, làm tăng tính thực tiễn của đề tài

7 Cấu trúc của SKKN

SKKN gồm 3 phần

- Phần một: Đặt vấn đề

- Phần hai: Nội dung

- Phần ba: Kết luận và kiến nghị

PHẦN HAI: NỘI DUNG I/ Cơ sở khoa học của đề tài

Thế kỷ 21 là thế kỷ bùng nổ của khoa học thông tin công nghệ Vì vậy việcphát hiện và bồi dưỡng nhân tài là một nét đặc trưng của nền giáo dục hiện đại.Toàn ngành giáo dục cũng đang từng bước đổi mới phương pháp, cách thức giáodục - đào tạo Điều đó đòi hỏi mỗi giáo viên phải nỗ lực , tích cực trong giảng dạy

theo tinh thần: mỗi thầy cô giáo là một tấm gương tự học và sáng tạo Học sinh

II/Thực trạng của vấn đề nghiên cứu

Qua thực tiễn giảng dạy ở trường THCS, nhận thức của một số bộ phận phụhuynh và học sinh về môn Hóa Học còn hạn chế, nó được coi là môn học phụ Sựđầu tư về thời gian và trí lực không nhiều Vì vậy, kĩ năng giải các bài tập hóa họccủa học sinh rất còn nhiều vướng mắc, khả năng tư duy logic chưa cao, kĩ năngtrình bày vấn đề chưa khoa học, sử dụng ngôn ngữ hóa học không chính xác, chưatích cực chủ động sáng tạo trong học tập tìm hiểu các vấn đề thực tiễn có liên quanđến nội dụng Hóa Học Vì vậy, tạo hứng thú cho học sinh học tập môn Hóa Họcnhất là học sinh khá giỏi về các lĩnh vực Hóa Học trong đó có vấn đề kim loại tácdụng với axit là việc làm cần thiết và thiết thực của mỗi giáo viên giúp học sinh cóđầy đủ kiến thức học lên bậc cao hơn, tự tin bước vào cuộc sống

III Ứng dụng vào thực tiễn trong công tác giảng dạy của bản thân

4

Trong cách dạy mang tính truyền thống, người thầy chủ yếu cung cấp kiếnthức cho học sinh theo lối đọc chép, song như vậy không phát triển được khả năng

tư duy logic, tính sáng tạo khả năng ghi nhớ khắc sâu kiến thức bị hạn chế, cho nêntrong quá trình thực hiện sáng kiến này một mặt chúng tôi giảng dạy lý thuyết, chohọc sinh làm bài tập thực hành và tiến hành các thí nghiệm giảng dạy đồng thờiluôn cung cấp những thông tin khoa học cập nhật để giúp các em hứng thú với mônhọc hơn

1.Chọn đối tượng bồi dưỡng

Đối tượng học sinh là khâu quyết định kết quả giảng dạy Chúng tôi đã lựachọn những đối tượng học sinh như sau:

- Say mê chuyên cần: Đây là điều kiện tiên quyết để tạo nên thành công bởi

"Thiên tài được tạo ra bởi chín chín giọt mồ hôi và một giọt là tài năng".

Chuyên cần tạo cho người học sức mạnh, lòng nhiệt tình, nhờ vậy mà ghi mhớ sâu sắc một khối lượng kiến thức lớn

- Học sinh tiếp thu nhanh nhạy, có khả năng chuyển hoạt động tư duy từ tìnhhuống này sang tình huống khác một cách sáng tạo Nhờ đó các em có thể thíchứng nhanh chóng với các tình huống nhận thức khác nhau và đạt được kết quả tối

2 Lập kế hoạch bồi dưỡng

Bồi dưỡng học sinh giỏi là một quá trình nên cần lập kế hoạch chi tiết,khoahọc, hợp lí giúp người dạy chủ động điều chỉnh thời gian , mục đích, từ đó đề racách thức tổ chức thực hiện cho từng chương, từng bài, từng phần theo kế hoạch đãđịnh Cũng nhờ có kế hoạch giảng dạy giúp học sinh có đủ thời gian nắm vững,củng cố được kiến thức, sự tiếp thu lĩnh hội kiến thức có hệ thống và khoa học,tránh tình trạng nhồi nhét vội vàng

3 Hướng dẫn học sinh làm bài tập ứng dụng

Đây là phần không thể thiếu trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi môn Hoá học.Bởi qua bài tập ngoài việc giúp học sinh củng cố, đào sâu kiến thức và hình thànhqui luật, bài tập hoá học còn gúp học sinh rèn kỹ năng, rèn tư duy lôgic và năng lựcphát hiện vấn đề và giải quyết vấn đề Nhờ đó giáo viên có thể đánh giá hiệu quảcủa công tác giảng dạy và lĩnh hội kiến thức của học sinh

3.1.Cơ sở lí thuyết

a.Phân loại axit

- Axit loại 1: Gồm HCl, H2SO4 loãng, HBr… trừ HNO3 và H2SO4đặc

- Axit loại 2: HNO 3 và H 2 SO 4đặc,nóng

b Công thức phản ứng

- Công thức 1: Kim loại + Axit loại 1 → Muối + H 2

+) Điều kiện: Kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hóahọc Beketop:

K, Na, Ba, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au

* Phản ứng xảy ra với tất cả các kim loại ( Trừ Au ,Pt)

* Tạo muối có hóa trị cao nhất ( đối với kim loại đa hóa trị)

o

Ví dụ: 2Fe +6H 2 SO 4(đ) t Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 ↑ + 6H 2 O

3Cu + 8HNO 3 → 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO↑+ 4H 2 O

Chú ý:

+ Kim loại phản ứng với HNO 3 có thể tạo ra nhiều sản phẩm như : NO, NO 2 ,

kiện phản ứng và nồng độ axit.

+ Với những kim loại vừa phản ứng với nước , vừa phản ứng với axit, khi cho

vào dung dịch axit, kim loại sẽ phản ứng với axit trước, nếu dư kim loại mới phản ứng với nước.

+ Al, Fe ,Cr không tác dụng với HNO 3 đặc, nguội và H 2 SO 4 đặc, nguội.

3.2.Phân loại bài tập

Dựa vào các chất tham gia trong phản ứng tôi chia bài toán thành 3 dạng:

- Một kim loại tác dụng với một hay nhiều dung dịch axit

- Hỗn hợp kim loại tác dụng với một dung dịch axit

- Hỗn hợp kim loại tác dụng với hỗn hợp dung dịch axit

3.4 Một số bài tập minh họa

Dạng 1 Một kim loại tác dụng với một hay nhiều dung dịch axit

6

Bài 1 Cho các kim loại sau: Ba, Fe, Mg, Al, Ag Chỉ dùng H2SO4 loãng có thể

phân biệt được các kim loại nào?

Giải Trích mỗi kim loại một ít làm mẫu thử Cho dung dịch H2SO4 loãng vào các mẫu

thử:

- Mẫu thử nào không tan là Ag

- Mẫu thử nào tan, tạo khí là Fe, Mg, Al

Fe + H2SO4 loãng  FeSO4 + H2  (1)

Mg + H2SO4 loãng  MgSO4 + H2  (2)2Al + H2SO4 loãng  Al2(SO4)3 + H2  (3)

- Mẫu thử tạo kết tủa trắng và khí là Ba:

Ba + H2SO4 loãng BaSO4  + H2  (4)Cho Ba dư vào dung dịch H2SO4 loãng,lọc bỏ kết tủa thu được Ba(OH)2:

Ba + H2O  Ba(OH) 2 + H 2 

Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào dung dịch sau phản ứng (1), (2), (3), nếu:

- Xuất hiện kết tủa trắng là MgSO4 => Chất ban đầu là Mg:

MgSO4 + Ba(OH)2  Mg(OH)2 + BaSO4 

ban đầu là Fe:

FeSO4 + Ba(OH)2  BaSO4  + Fe(OH)2 

4Fe(OH)2 + O2 + H2O  4Fe(OH)3

- Xuất hiện kết tủa keo trắng, tan một phần trong dung dịch kiềm dư là

Al2(SO4)3 => Chất ban đầu là Al:

3Ba(OH)2 + Al2(SO4)3  2Al(OH)3 + 3BaSO4

Ba(OH)2 + 2Al(OH)3  Ba(AlO2)2 + 4H2OVậy chỉ dùng dung dịch H2SO4 loãng có thể phân biệt được tất cả các kim loại Bài

2 Cho 11,2 gam Fe phản ứng vừa đủ với dung dịch HCl 7,3% Sau phản ứng thu

b) Theo phương trình (1): n HCl2n Fe 0, 4 (mol)

Khối lượng dung dịch HCl 7,3% cần dùng là:

mdd  0, 4.36,5.100

7,3c) Theo phương trình, ta có : n FeCl2 n H2 n Fe  0, 2 (mol)

Khối lượng dung dịch sau phản ứng (ddB):

Nồng độ % của dung dịch B:

C%  210,825,4 100% 12,05%

Bài 3 Để hòa tan hoàn toàn 5,4 gam kim loại cần 300 gam dung dịch HCl 7,3%.

Đó là kim loại nào

Giải

Đây là bài toán xác định kim loại nhưng chưa biết hóa trị của chúng, Vì vậycần lập mối liên hệ giữa khối lượng mol (M) với hóa trị của kim loại, sau đó biệnluận để tìm kim loại

 300.7,3 

n

HCl 100.36,5 0.6molGọi KHHH của kim loại là A, hóa trị x

Vậy kim loại cần tìm là Al

Bài 4 Cho 6,72 gam Fe vào 400 ml dung dịch HNO3 1M, khi phản ứng xảy ra

hoàn toàn thu được khí NO ( sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X có thể hòatan tối đa m gam Cu Tính giá trị của m

PTHH: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO  + 2H2O (1)

Fe + 2Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2 (2)

0,02→ 0,04 0,06

Dung dịch X chứa: Fe(NO3)3 = 0,1- 0,04 = 0,06 mol và Fe(NO3)2 = 0,06 mol

Dung dịch X tác dụng với Cu:

2Fe(NO3)3 + Cu → 2Fe(NO 3 ) 2 + Cu(NO 3 ) 2

0,06→ 0,03

=> m = 0,03 64= 1,92 (g)

Lưu ý : Fe và Cu đều tác dụng với muối sắt (III).

Bài 5 Hòa tan hoàn toàn một lượng kim loại M trong dung dịch HNO3 dư thu được

một muối duy nhất có khối lượng là m gam Cũng cho kim loại đó đem hòa tan hếttrong dung dịch HCl thì thu được 127242m (g) muối Xác định kim loại M

Bài 6 Hòa tan hoàn toàn 12,42 gam Al bằng dung dịch HNO3 loãng(dư), thu được

dung dịch X và 1,344lit (đktc) hỗn hợp khí Y gồm hai khí là N2O và N2 Tỉ khốicủa hỗn hợp khí Y so với khí H2 là 18 Cô cạn dung dịch X, thu được m gam chấtrắn khan Tính giá trị của m

Giải

- Cần xác định trong dung dịch X có muối NH4NO3 hay không ?

- Sử dụng phương pháp bảo toàn e để giải (có chất khử và chất oxi hóa)

2NO3 - + 8e → N2O (2)

+5 - 02NO3 + 10e → N2

Ta có số mol e nhường = 1,38 > số mol e thu ( Trái

sản phẩm khử phải có muối amoni

(3)định luật bảo toàn e) do đó

Bài 7: So sánh thể tích khí NO (duy nhất) thoát ra trong hai thí nghiệm dưới đây (đo

ở cùng điều kiện nhiệt dộ và áp suất)

- Cho 3,84g Cu tác dụng hết với 80ml dung dịch HNO3 1M

- Cho 3,84 g Cu tác dụng hết với 80ml dung dịch hỗn hợp chứa HNO3 1M

Ở thí nghiệm 2: Có thêm nHCl = 0,08 và tổng = 0,16 mol

3Cu + 2NO3- + 8H+  3Cu2+ + 2NO  + 4H 2 O

So sánh thể tích khí NO duy nhất thoát ra trong hai trường hợp sau:

a Cho 6,4g Cu tác dụng với 120ml dung dịch HNO3 1M (loãng)

b Cho 6,g Cu tác dụng với 120ml dung dịch hỗn hợp gồm HNO31M và 0,5M (loãng) Cô cạn dung dịch ở trường hợp 2 sẽ thu được bao nhiêu mol

10

muối khan? Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các thể tích khí đo ở cùng điềukiện nhiệt độ, áp suất.

Giải

a.Việc giải để so sánh thể tích khí NO giống như bài 1, học sinh trung bìnhđược lặp lại để hình thành kỹ năng, học sinh khá có tình huống mới Ta giải trườnghợp thứ 2

Khi cô cạn dung dịch CuSO4 có 0,06 mol và Cu(NO3)2 có 0,03mol

Dạng 2 Hỗn hợp kim loại tác dụng với một dung dịch axit

Bài 1 Cho 20 gam hỗn hợp Mg và Fe tác dụng hết với dung dịch HCl thu được 1g

khí H2 Tính khối lượng muối tạo ra trong dung dịch

Tổng khối lượng muối là: 55,5 g

* Cách giải thông minh

- Phát hiện vấn đề: Từ công thức HCl ta thấy có 1 mol nguyên tử H thoát ra thì cũng phải có 1 mol nguyên tử Cl (gốc axit) tạo muối.

- Giải quyết vấn đề: Muốn tìm khối lượng muối thì lấy khối lượng kim loại cộng với khối lượng gốc axit

mmuối = 20 + 35,5.1 = 55,5 g

Bài 2 Cho 18,6 gam hỗn hợp A gồm Zn và Fe vào 500 ml dung dịch HCl Khi

phản ứng hoàn toàn, cô cạn dung dịch được 34,575 gam chất rắn Lập lại thínghiệm trên với 800 ml dung dịch HCl rồi cô cạn thu được 39,9 gam chất rắn Tínhnồng độ mol của dung dịch HCl và khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp

Giải

Trong thí nghiệm 1, nếu kim loại hết thì chất rắn thu được ở thí nghiệm 2 bằnglần thứ nhất Theo đầu bài , khối lượng chất rắn lần 2 nhiều hơn lần 1 nên ở thínghiệm 1 dư kim loại, ở thí nghiệm 2 kim loại hết

- Thí nghiệm 2: Gọi a và b lần lượt là số mol của Zn và Fe