chuyên đề KIM LOẠI tác DỤNG với AXIT

PHẦN MỘT: MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài “Nâng cao dân trí - Đào tạo nhân lực – Bồi dưỡng nhân tài” nhiệm vụ hàng đầu ngành Giáo dục – Đào tạo Chất lượng Giáo dục – Đào tạo phải đặt bên cạnh yêu cầu nâng cao chất lượng nguồn nhân lực phát triển khoa học công nghệ thời đại kinh tế tri thức diễn phạm vi toàn giới Việc phát bồi dưỡng học sinh có khiếu mơn khoa học nói chung mơn hóa học nói riêng từ cấp THCS coi nhiệm vụ ưu tiên hàng đầu góp phần thực tốt mục tiêu giáo dục trường THCS, bước khởi đầu quan trọng để đào tạo em thành người đầu lĩnh vực khoa học cơng nghệ sau Vì vậy, bồi dưỡng học sinh giỏi nhiệm vụ quan trọng thường xuyên nhà trường giáo viên Số lượng chất lượng HSG thước đo để đánh giá chất lượng dạy học mối giáo viên nhà trường Hóa học mơn khoa học thực nghiệm đòi hỏi tính hệ thống tính logic cao Một biện pháp quan trọng dạy học hóa học người thầy giáo coi trọng việc dẫn cho học sinh đường tìm kiến thức mà khơng dừng lại việc cung cấp kiến thức có sẵn, ý rèn luyện kĩ , khả vận dụng kiến thức thức, dạy cách học tự học Tạo điều kiện cho học sinh rèn luyện lực độc lập tư sáng tạo thông qua tập hóa học sở để hình thành phát triển tiềm lực trí tuệ cho học sinh Qua thực tiễn giảng dạy học tập, học sinh gặp nhiều trở ngại vướng mắc giải vấn đề hóa học tốn kim loại tác dụng với axit Vì vậy, tơi lựa chọn chuyên đề : “ KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI AXIT” nhắm giúp cho học sinh tháo gỡ phần khó khăn ,vướng mắc kiến thức phương pháp giải nhanh gọn, dễ hiểu Từ đó, em đề xuất tập phát huy tiềm sáng tạo , tự tin chiếm lĩnh kiến thức đạt kết cao kì thi HSG cấp huyện cấp tỉnh Mục đích nghiên cứu - Giúp học sinh hình thành kĩ phân tích tổng hợp, xác định dạng bài, tìm phương pháp giải phù hợp để tham gia dự thi HSG cấp huyện, tỉnh - Đưa số phương pháp phù hợp để học sinh giải nhanh, xác tốn liên quan, tiết kiệm thời gian làm bài, đảm bảo làm đạt hiệu cao Nhiệm vụ nghiên cứu Thông qua việc dạy học thân, tơi thấy tính thiết thực đề tài học sinh THCS, đặc biệt việc bồi dưỡng HSG mơn Hóa Học THCS Vì tơi đặt nhiệm vụ đề tài sau: - Phần giúp em củng cố, khắc sâu dạng axit tác dụng với kim loại - Giúp HS xác định cách học, phương pháp học tập, cách tư cho tốn đạt hiệu cao - Thơng qua tập học sinh rèn kĩ phán đoán, phân tích đề, xác định phương pháp giải tập, từ học sinh chủ động việc chiếm lĩnh tri thức tìm kiếm kiến thức - Ứng dụng linh hoạt vào giải tình thực tiễn Đối tƣợng khách thể nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: Xung quanh có nhiều kim loại thường xuyên sử dụng vật dụng kim loại, ta lại khơng am hiểu nhiều chúng chọn nội dung kim loại tác dụng với axit làm đối tượng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Trong trường học phổ thông học sinh học nhiều môn học khác điều tất yếu học sinh có lực riêng nhận thức môn học Để công tác giảng dạy đạt hiệu lựa chọn em học sinh giỏi lớp trường THCS Lập Thạch – huyện Lập Thạch-Tỉnh Vĩnh Phúc, đối tượng em tương đối có ý niệm định mơn học có kiến thức chương trình Hố học cấp THCS Phạm vi đề tài - Áp dụng HSG lớp - Thời gian nghiên cứu: Từ tháng năm 2018 đến tháng năm 2019 Phƣơng pháp nghiên cứu a Phương phápnghiên cứu tài liệu Hiện tài liệu phục vụ cho giảng dạy nhiều song giới hạn thời gian đọc , lập thư mục, phân tích luận điểm phục vụ cho đề tài qua tài liệu : SGK, SGV, PPDH mơn hố học số tư liệu chun ngành khác Sau phân tích chúng tơi tổng hợp viết luận điểm cho đề tài b Phương pháp quan sát Trong trình viết đề tài bồi dưỡng HSG , quan sát thái độ học sinh học , đặc biệt trình làm học sinh khả thực hành thí nghiệm em nhằm bổ sung liệu làm tăng tính thuyết phục đề tài c Phương pháp nghiên cứu sản phẩm hoạt động học sinh Người Ấn Độ có câu: Tơi nghe – tơi qn tơi nhìn – nhớ, làm – hiểu Người Trung Quốc có câu: Học rộng khơng học rành, học rành khơng thực hành Người Việt Nam có câu: Trăm nghe không thấy, trăm thấy không làm Trong q trình dạy học , thơng qua sản phẩm hoạt động học sinh ( kiểm tra, kết thực hành thí nghiệm ) cho phép đánh giá xác khả nhận thức học trò việc bồi dưỡng giáo viên , qua chúng tơi ln điều chỉnh nội dung , phương pháp đạt kết cao để tiến tới chuyển từ dạy học nội dung sang định hướng phát triển lực d Phương pháp tổng kết, rút kinh nghiệm Đây phương pháp quan trọng góp phần tạo nên thành cơng đề tài Tổng kết rút kinh nghiệm điểm mạnh, điểm hạn chế thầy trò q trình dạy học Từ phát huy điểm mạnh, hạn chế yếu điểm, làm tăng tính thực tiễn đề tài Cấu trúc SKKN SKKN gồm phần - Phần một: Đặt vấn đề - Phần hai: Nội dung - Phần ba: Kết luận kiến nghị PHẦN HAI: NỘI DUNG I/ Cơ sở khoa học đề tài Thế kỷ 21 kỷ bùng nổ khoa học thơng tin cơng nghệ Vì việc phát bồi dưỡng nhân tài nét đặc trưng giáo dục đại Toàn ngành giáo dục bước đổi phương pháp, cách thức giáo dục - đào tạo Điều đòi hỏi giáo viên phải nỗ lực , tích cực giảng dạy theo tinh thần: thầy cô giáo gương tự học sáng tạo Học sinh chủ động chiếm lĩnh tri thức Cùng với nhiều môn học khác, hoá học khoa học nghiên cứu thành phần, cấu trúc, tính chất chất trình chuyển hố chất thành chất khác Vì vậy, hiểu biết hố học hiểu biết giới tự nhiên có sống người Khi học sinh học giỏi mơn hố học tức xã hội có lực lượng lao động tương lai với đầy đủ sở lí luận kỹ cần thiết để áp dụng vào đời sống sản xuất cách có hiệu Đặc biệt giai đoạn nay, với thành tựu hoá học đại lĩnh vực kinh tế quốc dân cho phép luyện nhiều kim loai từ quặng, tạo hợp kim có tính bền độ bền nhiệt cao, điều cần thiết cho ngành chế tạo máy chế tạo khí cụ Một nhiệm vụ trọng yếu hoá học tăng cường sản xuất tư liệu sản xuất vật phẩm tiêu dùng cho nhân dân ngày mới, hoàn thiện rẻ tiền Kim loại, gỗ, vật liệu khác thay vật liệu tổng hợp nhẹ, đỡ tốn Việc sản xuất phân bón vơ chất hố học bảo vệ trồng tăng lên cách mạnh mẽ Thực nhiệm vụ đảm bảo tăng giầu có tồn xã hội, tạo nên nguồn thực phẩm hàng tiêu dùng thông thường dồi phong phú Vì vậy, đào tạo học sinh giỏi mơn hố học tạo điều kiện phát triển cơng nghệ nước ta ngang tầm nước khác giới II/Thực trạng vấn đề nghiên cứu Qua thực tiễn giảng dạy trường THCS, nhận thức số phận phụ huynh học sinh mơn Hóa Học hạn chế, coi mơn học phụ Sự đầu tư thời gian trí lực khơng nhiều Vì vậy, kĩ giải tập hóa học học sinh nhiều vướng mắc, khả tư logic chưa cao, kĩ trình bày vấn đề chưa khoa học, sử dụng ngôn ngữ hóa học khơng xác, chưa tích cực chủ động sáng tạo học tập tìm hiểu vấn đề thực tiễn có liên quan đến nội dụng Hóa Học Vì vậy, tạo hứng thú cho học sinh học tập mơn Hóa Học học sinh giỏi lĩnh vực Hóa Học có vấn đề kim loại tác dụng với axit việc làm cần thiết thiết thực giáo viên giúp học sinh có đầy đủ kiến thức học lên bậc cao hơn, tự tin bước vào sống III Ứng dụng vào thực tiễn công tác giảng dạy thân Trong cách dạy mang tính truyền thống, người thầy chủ yếu cung cấp kiến thức cho học sinh theo lối đọc chép, song không phát triển khả tư logic, tính sáng tạo khả ghi nhớ khắc sâu kiến thức bị hạn chế, trình thực sáng kiến mặt giảng dạy lý thuyết, cho học sinh làm tập thực hành tiến hành thí nghiệm giảng dạy đồng thời ln cung cấp thông tin khoa học cập nhật để giúp em hứng thú với môn học 1.Chọn đối tƣợng bồi dƣỡng Đối tượng học sinh khâu định kết giảng dạy Chúng lựa chọn đối tượng học sinh sau: - Say mê chuyên cần: Đây điều kiện tiên để tạo nên thành cơng "Thiên tài tạo chín chín giọt mồ hôi giọt tài năng" Chuyên cần tạo cho người học sức mạnh, lòng nhiệt tình, nhờ mà ghi mhớ sâu sắc khối lượng kiến thức lớn - Học sinh tiếp thu nhanh nhạy, có khả chuyển hoạt động tư từ tình sang tình khác cách sáng tạo Nhờ em thích ứng nhanh chóng với tình nhận thức khác đạt kết tối ưu học tập - Học sinh có khả tìm tòi sáng tạo, ln tìm hiểu vấn đề lí thú học tập giới tự nhiên - Học sinh có khả xử lí nhanh áp dụng xác kiến thức học vào tập tình khác Đây vấn đề mấu chốt để gặp đề học sinh chủ động xác định hướng làm dung lượng kiến thức cần thiết Lập kế hoạch bồi dƣỡng Bồi dưỡng học sinh giỏi trình nên cần lập kế hoạch chi tiết,khoa học, hợp lí giúp người dạy chủ động điều chỉnh thời gian , mục đích, từ đề cách thức tổ chức thực cho chương, bài, phần theo kế hoạch định Cũng nhờ có kế hoạch giảng dạy giúp học sinh có đủ thời gian nắm vững, củng cố kiến thức, tiếp thu lĩnh hội kiến thức có hệ thống khoa học, tránh tình trạng nhồi nhét vội vàng Hƣớng dẫn học sinh làm tập ứng dụng Đây phần thiếu việc bồi dưỡng học sinh giỏi mơn Hố học Bởi qua tập việc giúp học sinh củng cố, đào sâu kiến thức hình thành qui luật, tập hố học gúp học sinh rèn kỹ năng, rèn tư lôgic lực phát vấn đề giải vấn đề Nhờ giáo viên đánh giá hiệu cơng tác giảng dạy lĩnh hội kiến thức học sinh 3.1.Cơ sở lí thuyết a.Phân loại axit - Axit loại 1: Gồm HCl, H2SO4 loãng, HBr… trừ HNO3 H2SO4đặc - Axit loại 2: HNO3 H2SO4đặc,nóng b Cơng thức phản ứng Công thức 1: Kim loại + Axit loại → Muối + H2  +) Điều kiện: Kim loại đứng trước H dãy hoạt động hóa học Beketop: K, Na, Ba, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au +)Đặc điểm: * Muối thu có hóa trị thấp ( kim loại có nhiều hóa trị ) * Ví dụ: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2  Cu + HCl → Không phản ứng - Công thức 2: Kim loại + Axit loại → Muối + sản phẩm khử + H2O Đặc điểm: * Phản ứng xảy với tất kim loại ( Trừ Au ,Pt) * Tạo muối có hóa trị cao ( kim loại đa hóa trị) - o Ví dụ: 2Fe +6H2SO4(đ) t Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O 3Cu + 8HNO3→ 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O Chú ý: + Kim loại phản ứng với HNO3 tạo nhiều sản phẩm : NO, NO2, N2O, NO2, N2 ,NH4NO3…tùy thuộc vào độ hoạt động hóa học kim loại, điều kiện phản ứng nồng độ axit + Với kim loại vừa phản ứng với nước , vừa phản ứng với axit, cho vào dung dịch axit, kim loại phản ứng với axit trước, dư kim loại phản ứng với nước Vd: Cho Ba dư vào dung dịch H2SO4 Ba + H2SO4 → BaSO4↓ + H2↑ Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2↑ ( Trong hai phản ứng lọc bỏ kết tủa, dung dịch thu Ba(OH)2) + Al, Fe ,Cr không tác dụng với HNO3 đặc, nguội H2SO4 đặc, nguội 3.2.Phân loại tập Dựa vào chất tham gia phản ứng tơi chia tốn thành dạng: - Một kim loại tác dụng với hay nhiều dung dịch axit - Hỗn hợp kim loại tác dụng với dung dịch axit - Hỗn hợp kim loại tác dụng với hỗn hợp dung dịch axit 3.4 Một số tập minh họa Dạng Một kim loại tác dụng với hay nhiều dung dịch axit Bài Cho kim loại sau: Ba, Fe, Mg, Al, Ag Chỉ dùng H2SO4 lỗng phân biệt kim loại nào? Giải Trích kim loại làm mẫu thử Cho dung dịch H2SO4 loãng vào mẫu thử: - Mẫu thử không tan Ag - Mẫu thử tan, tạo khí Fe, Mg, Al (1) Fe + H2SO4 lỗng  FeSO4 + H2  (2) Mg + H2SO4 loãng  MgSO4 + H2  2Al + H2SO4 loãng  Al2(SO4)3 + H2  (3) - Mẫu thử tạo kết tủa trắng khí Ba: (4) Ba + H2SO4 loãng BaSO4  + H2  Cho Ba dư vào dung dịch H2SO4 loãng,lọc bỏ kết tủa thu Ba(OH)2: Ba + H2O  Ba(OH)2 + H2  Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào dung dịch sau phản ứng (1), (2), (3), nếu: - Xuất kết tủa trắng MgSO4 => Chất ban đầu Mg: MgSO4 + Ba(OH)2  Mg(OH)2 + BaSO4  - Xuất kết tủa trắng xanh, hóa nâu khơng khí FeSO => Chất ban đầu Fe: FeSO4 + Ba(OH)2  BaSO4  + Fe(OH)2  4Fe(OH)2 + O2 + H2O  4Fe(OH)3 - Xuất kết tủa keo trắng, tan phần dung dịch kiềm dư Al2(SO4)3 => Chất ban đầu Al: 3Ba(OH)2 + Al2(SO4)3  2Al(OH)3  + 3BaSO4  Ba(OH)2 + 2Al(OH)3  Ba(AlO2)2 + 4H2O Vậy dùng dung dịch H2SO4 lỗng phân biệt tất kim loại Bài Cho 11,2 gam Fe phản ứng vừa đủ với dung dịch HCl 7,3% Sau phản ứng thu khí A dung dịch B a) Tính thể tích khí A (ở đktc) b) Tính khối lượng dung dịch axit tham gia c) Tính C% dung dịch B Giải Bài tốn dựa vào số mol tính theo PTHH n  11,  0, (mol) Fe PTHH: 56 Fe + 2HCl → FeCl2 + H2  1 (mol) n nH a) Theo phương trình (1): FeCl  0, (mol) Thể tích khí H2 thu (ở đktc) là: VH  n.22,  0, 2.22,  4, 48 (lit) 2 b) Theo phương trình (1): nHCl  2nFe  0, (mol) Khối lượng dung dịch HCl 7,3% cần dùng là: mdd  0, 4.36,5.100  200 (g) 7,3 c) Theo phương trình, ta có : nFeCl  nH  nFe  0, (mol) Khối lượng dung dịch sau phản ứng (ddB): mdd = 11,2 +200 – 0,2.2 =210,8 (g) Nồng độ % dung dịch B: 25,4 C%  210,8 100% 12,05% Bài Để hòa tan hồn tồn 5,4 gam kim loại cần 300 gam dung dịch HCl 7,3% Đó kim loại Giải Đây tốn xác định kim loại chưa biết hóa trị chúng, Vì cần lập mối liên hệ khối lượng mol (M) với hóa trị kim loại, sau biện luận để tìm kim loại 2  300.7,3  n HCl 100.36,5 0.6mol Gọi KHHH kim loại A, hóa trị x PTHH: 2A + 2xHCl → 2AClx + xH2  x (mol) Theo phương trình: n  n  0, (mol) A Khối lượng mol kim loại A: x HCl x M  5,4: 0,  A x 9x Vì x hóa trị kim loại nên nhận giá trị 1,2,3 x M 18 Kết luận Loại Loại 27 Al Vậy kim loại cần tìm Al Bài Cho 6,72 gam Fe vào 400 ml dung dịch HNO 1M, phản ứng xảy hồn tồn thu khí NO ( sản phẩm khử nhất) dung dịch X hòa tan tối đa m gam Cu Tính giá trị m Giải Ta thấy nFe tạo Fe(NO3)3 = 0,1 < 0,12 => Dung dịch X chứa muối n n  6, 72  0,12 (mol)  0, 4.1  0, (mol) Fe 56 HNO PTHH: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO  + 2H2O (1) 0,1 ← 0,4→ 0,1 (2) Fe + 2Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2 0,02→ 0,04 0,06 Dung dịch X chứa: Fe(NO3)3 = 0,1- 0,04 = 0,06 mol Fe(NO3)2 = 0,06 mol Dung dịch X tác dụng với Cu: 2Fe(NO3)3 + Cu → 2Fe(NO3)2 + Cu(NO3)2 0,06→ 0,03 => m = 0,03 64= 1,92 (g) Lưu ý : Fe Cu tác dụng với muối sắt (III) Bài Hòa tan hoàn toàn lượng kim loại M dung dịch HNO3 dư thu muối có khối lượng m gam Cũng cho kim loại đem hòa tan hết 127 dung dịch HCl thu 242 m (g) muối Xác định kim loại M Giải Kim loại M kim loại đa hóa trị nên tác dụng với axit bị oxi hóa lên số oxi hóa khác - Theo ta có: HNO3 M M ( NO3 ) n HCl Ta có : M MClm M  62n  242 M  35,5m 127 Ta có kết phù hợp là: n = ; m = M = 56 Chú ý : Khi giải tốn có gốc axit hóa trị I cần ý đến tính oxi hóa Bài Hòa tan hồn tồn 12,42 gam Al dung dịch HNO loãng(dư), thu dung dịch X 1,344lit (đktc) hỗn hợp khí Y gồm hai khí N 2O N2 Tỉ khối hỗn hợp khí Y so với khí H 18 Cô cạn dung dịch X, thu m gam chất rắn khan Tính giá trị m Giải - Cần xác định dung dịch X có muối NH4NO3 hay khơng ? - Sử dụng phương pháp bảo tồn e để giải (có chất khử chất oxi hóa) - Từ đề ta có: nAl = 0,46 mol ; nN O  nN  0, 03mol Quá trình oxi hóa: Al – Mol pư: 0,46 → 1,38 Quá trình khử: +5 Mol pư: 2NO3 - 3e → Al 3+ (1) 0,46 +1 (2) + 8e → N2O 0,24← 0,03 +5 - + 10e → N2 (3) 0,3 ← 0,03 Mol pư: Ta có số mol e nhường = 1,38 > số mol e thu ( Trái định luật bảo tồn e) sản phẩm khử phải có muối amoni + +5 -3 (4) + 8e NO3 → NH4 Mol pư: 0,84 → 0,105 Khối lượng chất rắn thu khối lương muối tạo thành m = 0,46 213 + 0,105 80 = 106,38 (g) Bài 7: So sánh thể tích khí NO (duy nhất) hai thí nghiệm (đo điều kiện nhiệt dộ 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 HCl 1M Giải - Đổi đại lượng số mol nCu= 3,84/64 = 0,06 mol nHCl = 0,08 = 0,08 mol - Để ngắn gọn, nên viết phương trình ion thu gọn ghi lượng chất ban đầu, lượng chất phản ứng lượng dư, tiện cho việc tính tốn Ở thí nghiệm 1:  3Cu + 2NO3 -+8H+ 3Cu2+ + 2NO  + 4H2O Ban đầu: 0,06 0,08 0,08 Phản ứng: 0,03 0,02 0,08 0,02 Còn dư: 0,03 0,06 2NO3 Ở thí nghiệm 2: Có thêm nHCl = 0,08 tổng = 0,16 mol 3Cu + 2NO3- + 8H+  3Cu2+ + 2NO  + 4H2O Ban đầu: 0,06 0,08 0,16 Phản ứng: 0,06 0,04 0,016 0,04 Còn dư: 0,03 0,04 Số mol NO thí nghiệm gấp đơi thí nghiệm nên thể tích NO thí nghiệm gấp đơi thí nghiệm Bài So sánh thể tích khí NO 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 H2SO4 0,5M (lỗng) Cơ cạn dung dịch trường hợp thu mol 10 muối khan? Biết phản ứng xảy hoàn tồn, thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ, áp suất Giải a.Việc giải để so sánh thể tích khí NO giống 1, học sinh trung bình lặp lại để hình thành kỹ năng, học sinh có tình Ta giải trường hợp thứ b.nCu = 6,4: 64 = 0,1mol; nHNO3 = 0,12 x = 0,12mol; nH SO = 0,12 x 0,5 = 0,06 mol Tổng nH+ = 0,24 mol 3Cu + 2NO3 0,1 0,12 0,09 0,06 0,01 0,06 Ban đầu: Phản ứng: Còn dư: - + 8H+  3Cu2+ + 2NO  + 4H2O 0,24 0,24 Khi cạn dung dịch CuSO4 có 0,06 mol Cu(NO3)2 có 0,03mol Dạng Hỗn hợp kim loại tác dụng với dung dịch axit Bài Cho 20 gam hỗn hợp Mg Fe tác dụng hết với dung dịch HCl thu 1g khí H2 Tính khối lượng muối tạo dung dịch Giải * Cách giải thông thƣờng: Gọi x,y Lần lượt số mol Mg Fe Mg + 2HCl x Fe + 2HCl   MgCl2 +H2  x x FeCl2 + H2  y y y Ta có hệ phương trình: Theo khối lượng hỗn hợp: 24x + 56y = 20 Theo số mol H2 : x + y = Giải hệ phương trình được: x = 0,25 y = 0,25 m = 95.0,25 =23,75 g MgCl2 m FeCl2 = 127 0,25 = 31,75 g Tổng khối lượng muối là: 55,5 g * Cách giải thông minh 11 - Phát vấn đề: Từ công thức HCl ta thấy có mol ngun tử H phải có mol nguyên tử Cl (gốc axit) tạo muối - Giải vấn đề: Muốn tìm khối lượng muối lấy khối lượng kim loại cộng với khối lượng gốc axit mmuối = 20 + 35,5.1 = 55,5 g Bài Cho 18,6 gam hỗn hợp A gồm Zn Fe vào 500 ml dung dịch HCl Khi phản ứng hồn tồn, cạn dung dịch 34,575 gam chất rắn Lập lại thí nghiệm với 800 ml dung dịch HCl cô cạn thu 39,9 gam chất rắn Tính nồng độ mol dung dịch HCl khối lượng kim loại hỗn hợp Giải Trong thí nghiệm 1, kim loại hết chất rắn thu thí nghiệm lần thứ Theo đầu , khối lượng chất rắn lần nhiều lần nên thí nghiệm dư kim loại, thí nghiệm kim loại hết - Thí nghiệm 2: Gọi a b số mol Zn Fe PTHH: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 a 2a a a (mol) Fe + 2HCl → FeCl2 + H2  b 2b b b (mol) Ta có: mZn + mFe = 65a + 56b = 18,6 => b  18,  65a (1) m m 56  136a  127b  39, ZnCl FeCl Theo phương trình : (2) Từ (1) , (2) => a= 0,2 Nên : mZn = 65a = 65.0,2 = 13 (g) mFe = 18,6 - 13 = 5,6 (g) - Thí nghiệm 1: Gọi x y số mol Zn Fe PTHH: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 x 2x x x (mol) Fe + 2HCl → FeCl2 + H2  y 2y y y (mol) Theo phương trình: mZnCl  mFeCl  136 x 127 y 2 2 Ta có : mZn dư = 13 – 65x   mFe dư = 5,6 – 56y mRắn = 136x +127y +13- 65x + 5,6 – 56y = 34,575 x +y = 0,225 12 - Theo phương trình: nHCl =2 (x + y) = 0.225 = 0,45 (mol) - Nồng độ mol dung dịch HCl là:  n  0, 45  C M V 0,5 0,9(M ) Bài Hòa tan hồn toàn hỗn hợp X gồm Fe Mg lượng vừa đủ dung dịch HCl 20% thu dung dịch Y Biết nồng độ MgCl dung dịch Y 11,787% Tính nồng độ % muối sắt dung dịch Y Nếu thêm vào dung dịch Y nói lượng dung dịch NaOH 10% vừa đủ nồng độ % chất tan có dung dịch sau phản ứng Giải Gọi số mol Mg Fe x,y (đk: x,y>0) Mg + 2HCl  MgCl2 x 2x x Fe + 2HCl  FeCl2 y 2y y m dd HCl + H2 x (mol) + H2 y (mol)  (2x  2y) 36,  100  (365x  365y ) (gam) 20 m dd Y = 24x + 56y + 365x + 365y – (2x + 2y ) = ( 387x + 419y ) ( gam) Phương trình biểu diễn nồng độ % MgCl2 dung dịch Y : 95x  11,787 giải x  y 387x  419y 100 mFeCl2  127y 127x ( gam) Vì nồng độ % tỷ lệ thuận với khối lượng chất tan dung dịch nên : 127x C%FeCl2  95x  11,787  15,76 % Cho dung dịch Y tác dụng NaOH thu dung dịch Z MgCl2 + 2NaOH  Mg(OH)2  + 2NaCl x 2x x 2x ( mol) FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaCl y 2y y 2y (mol)   (2x 2y) 40 m =  100  (800x  800y) ( gam) dd NaOH 10% 10 m kết tủa = (58x + 90y ) ( gam) mdd Z  387x  419y  800x  800y  (58x  90y) 1129(x + y) (gam) 13 C% NaCl  58,5(2x  2y) 100%  117 100% 10,36% 1129(x  y) 1129 Bài Hòa tan 13,2 gam hỗn hợp A gồm kim loại có hóa trị vào 400 ml dung dịch HCl 1,5M Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu 32,7 g hỗn hợp muối khan a) Chứng minh hỗn hợp A không tan hết b) Tính thể tích khí hidro sinh (đktc) Cần chứng minh khối lượng A phản ứng nhỏ khối lượng A ban đầu a) nHCl = 0,4 , 1,5 = 0,6 (mol) Gọi M N kim loại hỗn hợp A có hóa trị x , a b số mol M N PTHH:2M + 2xHCl  2MClx + xH2  a ax a 0,5xa(mol) 2N + 2xHCl  2NClx + xH  b bx b 0,5xb (mol) Theo phương trình : nHCl  x(a  b)  0,6 (mol) Ta có: mMCl  mNCl  (M  35,5x)a  (N  35,5x)b  32,7 Hay: (Ma + Nb) + 35,5x(a + b) = 32,7 Nên: mM + mN = 11,4 < 13,2 => Do hỗn hợp khơng tan hết b) Theo phương trình: nH  0,5x(a  b)  0,5.0.6  0,3 (mol) x x x Thể tích khí H2 thu (đktc) là: VH  22,4.0,3  6,72(l) Chú ý: Bài toán cho biết tổng khối lượng kim loại (không biết số mol kim loại) số mol ban đầu axit Để biết hỗn hợp kim loại có tan hết lượng axit nói hay khơng ta áp dụng phương pháp sau: Gọi A, B khối lượng mol hai kim loại A, B; M khối lượng mol trung bình hỗn hợp ( với A < B) Ta có: m hh B  nhh  m hh  m hh ( A < M < B) MA + Muốn chứng minh hỗn hợp tan hết, ta giả sử hỗn hợp gồm kim loại nhẹ A, Nếu ta đủ axit để hòa tan hết A, nhh  m hh A  nA , hỗn hợp thật ta dư axit => hỗn hợp tan hết + Muốn chứng minh không đủ axit để hòa tan hết hỗn hợp , ta giả sử hỗn hợp m gồm kim loại nặng B ( nB  Bhh ) Nếu ta đủ axit để hòa tan hết B với hỗn hợp thật, với số mol lớn hơn, ta thiếu axit, suy hỗn hợp không tan hết 14 Khi kim loại hoạt động mạnh dãy hoạt động hóa học kim loại tan trước, kim loại tan hết đến kim loại ( Lưu ý: Các lí luận chắn A , B có hóa trị) Bài Một hỗn hợp X gồm Al Fe nặng 22 gam Cho hỗn hợp X tác dụng với lít dung dịch HCl 0,3M (D= 1,05 g/ml) a) Chứng tỏ hỗn hợp khơng tan hết b)Tính thể tích khí H2(đktc), khối lượng chất rắn Y khơng tan nồng độ % chất tan dung dịch Z thu Biết kim loại có kim loại tan Giải a) nHCl = 2.0,3 = 0,6 (mol) Giả sử hỗn hợp gồm Fe => nFe  22  0,39 (mol) Do Fe = 56 > Mhh nên : m 56 hh  nhh thật 56 Để hòa tan hết 0,39 mol Fe cần số mol HCl 0,78 mol Fe + 2HCl  FeCl2 + H2  (mol) 0,39 → 0,78 Ta khơng đủ axit để hòa tan hết 0,39 mol Fe Vậy hỗn hợp X không tan hết b) Do Al hoạt động mạnh Fe nên Al tan trước 2Al + HCl  2AlCl3 + 3H2  0,2 0,6 0,3 (mol) Do : VH  0,3.22,4  6,72 (l) Chất rắn Y không tan gồm Al dư Fe: my = mx – mAl tan = 22 – 0,2 27 = 16,6 (g) Khối lượng dung dịch Z: mdd = 2000 1,05 + 5,4 – 0,3.2 = 2104,8 (g) Dung dịch Z chứa 0,2 mol AlCl3 Do : mAlCl  0,2.133,5  26,7 (g) Vậy : C%  26,7.2104,8100%  1,27% Nhận xét: Với cách giải , HS làm nhanh , xác, khắc phục nhược điểm mà phương pháp khác không giải Bài Cho hỗn hợp X gồm ba kim loại Na, Al, Fe phản ứng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 lỗng ,dư thu V lít khí H2 (đktc) Nếu thay kim loại Na Fe hỗn hợp X kim loại M hóa trị II khối lượng 15 tổng khối lượng Na Fe cho tác dụng hết với H 2SO4 loãng ,dư thể tích khí H2 bay V lít (đktc) Xác định kim loại M Giải Gọi số mol Na Fe 2a mol b mol PTHH: 2Na + H2SO4(loãng)  Na2SO4 + H2  2a a (mol) Fe + H2SO4 (loãng)  FeSO4 + H2  b b (mol) Thay Na,Fe M:  M + H2SO4 (loãng) MSO4 + H2  (a + b) (a + b) (mol) 5b Ta có: 2(a + b) M = 46a + 56b => M  23  ab 5b  523M 28M 24 Nhận xét:  b ab b Vậy M Mg Bài Hòa tan hồn tồn 3,22 g hỗn hợp X gồm Fe, Mg Zn lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 loãng, thu 1,344 lít khí H2 (đktc) dung dịch chứa m gam muối Tính m? Giải Ta thấy số phương trình lập số ẩn => dùng ĐLBT khối lượng để tính Gọi KHHH chung kim loại M M + H2SO4  MSO4 + H2 Theo phương trình : nH SO  nH  1,344  0,06mol 22,4 Áp dụng ĐLBTKL: mmuối = mX m H SO  mH  3,22  98.0,06  2.0,06  8,98 (g) Dạng Hỗn hợp kim loại tác dụng với hỗn hợp dung dịch axit Bài Hòa tan 7,74 gam hỗn hợp kim loại Mg Al 500 ml dung dịch hỗn hợp chứa HCl 1M H2SO4 0,38M (loãng) Thu dung dịch A 8,376 lít khí H2 (đktc) a Kim loại tan hết chưa? Giải thích? b Tính khối lượng muối có dung dịch A? Giải nHCl = 0,5 (mol) ; nH SO = 0,19 (mol) ; nH  0,39 (mol) a/ C¸c PTHH:  Mg + 2HCl + H2  (1) MgCl2  2Al + 6HCl + (2) 3H 2AlCl3 2 16  Mg + H2SO4 MgSO4 +H (3) 2 2Al + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + 3H2 Tõ (1),(2) : n = n HCl = 0,5 = 0,25 (mol) H 2 Tõ (3), (4) (4) nH2  nH2SO4  0,19mol Suy ra: nH  0,25 + 0,19 = 0,44 (mol) Ta thấy: 0,44 > 0,39 Vậy: Axit dư, kim loại tan hết b/ Theo phần a, axit dư * Trường hợp 1: Giả sử HCl phản ứng hết, H2SO4 dư = 0,25 mol n nHCl = 0,5 mol  H = 0,39 - 0,25 = 0,14 (mol) suy nH SO ( p / u ) = 0,14 mol nH Theo định luật bảo toàn khối lượng: m = 7,74 + 0,5 35,5 + 0,14 96 = 38,93g muèi A * Trường hợp 2: Giả sử H2SO4phản ứng hết, HCl dư => nH SO = 0,19 mol suy nH = 0,19 mol nH (1, ) = 0,39 - 0,19 = 0,2 (mol) suy nHCl( pu) = 0,2.2 =0,4 (mol) Theo định luật bảo toàn khối lượng: m muèi = 7,74 + 0,19.96 + 0,4.35,5 = 40,18 (g) Vì thực tế phản ứng xảy đồng thời Nên axit dư => Tổng khối lượng muối A thu là: 38,93 (g) < m muèi A < 40,18 (g) 2 (1, ) 2(3,4) 24 ( 3, ) Bài Cho 3,72 gam hỗn hợp X gồm Zn Fe vào 200 ml dung dịch Y gồm HCl 0,5M H2SO4 0,15M (loãng), thu dung dịch A Hỗn hợp A có tan hết dung dịch Y khơng? Nếu lượng H2 0,12 gam sau cạn dung dịch thu gam muối? Giải nHCl= 0,5.0,2 = 0,1 (mol) ; nH SO  0,2.0,15  0,03 (mol) Gọi KHHH chung kim loại M 2+ + H2 PTHH:M + 2H+  M H Ta có : n  nHCl  2nH SO  0,16mol  nM  0,08mol  24 Mặt khác: 3,72 3,72 56  0,08 Axit dư Zn,Fe tan hết 2.Theo ta có: nH2  0,06mol  nH  ( pu)  0,12mol  65  0,057  nM  0,066  17 - Nếu H+ HCl phần H2SO4 tạo ra: mmuối = mKl  mCl  mSO4  3,72  35,5.0,1  96.0,01  8,23gam  2 - Nếu H+ H2SO4 phần HCl tạo ra: mmuối= 3,72 + 96.0,03 + 35,5 0,06 = 8,73 gam  8,23gam < mmuối < 8,73 gam Định hƣớng tự học nhà Học tập nhà tiếp tục lơgic hình thức lên lớp thiếu đạo giáo viên nên học sinh phải có tính tự giác cao Để hoc sinh học tốt nhà giáo viên phải thường xuyên số câu hỏi tự số tập có tính chất đa dạng không hạn chế công việc có tính chất ơn tập máy móc, tài liệu, SGK mà phải đề tập có tính vấn đề sáng tạo, rút kết luận sở đối chiếu,so sánh tập gắn liền với sống, với thực tiễn lao động, với tượng tự nhiên Ví dụ - Bài tập tượng tự nhiên: loại tập làm cho học sinh thấy q trình hố học ln xảy tự nhiên quanh ta Giải thích tượng tự nhiên, học sinh u thích mơn học Cụ thể: + Vì người ta dùng bình nhơm để chở axit sunfuric đặc nguội? => Vì nhơm thụ động với H2SO4 đặc nguội nên dùng bình nhơm để chở axit sunfuric đặc nguội +Để làm sắt kim loại người ta thường dùng dung dịch axit clohidric lỗng để rửa giải thích sao? + Vì mưa axit phá hủy cơng trình xây dựng, cầu cống ? - Bài tập bảo vệ môi trường: Vấn đề bảo vệ môi trường trở thành vấn đề cấp thiết mang tính tồn cầu Mơn hố học có nhiệm vụ có nhiều khả giáo dục cho học sinh nâng cao ý thức bảo vệ môi trường Tôi tích hợp nội dung bảo vệ mơi trường vào việc dạy học Hóa học thơng qua số câu hỏi sau: + Hiện tượng mưa axit gì? Nguyên nhân tác hại mưa axit? Giải thích Khí thải cơng nghiệp khí thải động đốt trong( tơ, xe máy) có chứa khí SO2, NO, NO2 Các khí tác dụng với O2 nước khơng khí nhờ xúc tác oxit kim loại( có khói, bụi nhà máy) ozon tạo H 2SO4 HNO3 2SO2 + O2 + 2H2O  2H2SO4 2NO + O2  2NO2 4NO2 + O2 + 2H2O  4HNO3 18 Axit H2SO4 HNO3 tan vào nước mưa tạo thành mưa axit Hiện mưa axit nguồn nhiễm số nơi giới,đặc biệt nước công nghiệp phát triển Mưa axit làm mùa màng thất thu, phá hủy cơng trình xây dựng, tượng đài làm từ đá vôi, đá cẩm thạch, đá phiến( loại đá náy có thành phần CaCO3): CaCO3 + H2SO4  CaSO4 + CO2 +H2O  Ca(NO3)2 + CO2 +H2O CaCO3 + 2HNO3 Hƣớng dẫn học sinh cách thức làm Làm khâu cuối định hiệu trình giáo dục, giống như”trồng đến ngày ăn quả” Tất trình nhận thức thể đầy đủ làm từ chiều sâu kiến thức, ngôn ngữ sử dụng, phát triển tư đến khả diễn đạt, cách lập luận, cách trình bày …để học sinh làm tốt cần: - Hướng dẫn học sinh nhận diện phân tích đề, phát vấn đề cần giải - Hướng dẫn học sinh cách trình bày kiến thức,giải vấn đề khoa học vấn đề nêu - Hướng dẫn học sinh đánh giá, kết luận, khái quát hoá vấn đề đưa kết luận khoa học Ví dụ: Hòa tan hồn toàn hỗn hợp gồm 0,2 mol Fe 0,1 mol Fe2O3 dung dịch HCl dung dịch A Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch NaOH dư, kết tủa thu mang nung khơng khí đến khối lượng khơng đổi Tính khối lượng chất rắn thu Giải - Phát vấn đề: Chỉ có 0,2 mol Fe có biến đổi hóa học thành Fe2O3 - Giải vấn đề: Chỉ cần tính lượng Fe2O3 sinh từ sắt để cộng với Fe2O3 có từ đầu 2Fe Fe2O3 0,2 mFe2 O3 0,1 = 160 (0,1+ 0,1) = 32 g Kết luận: Dựa vào định luật bảo tồn ngun tố tính khối lượng Fe2O3 Qua việc giải tập rèn luyện cho học sinh lực phát vấn đề giải vấn đề từ rèn luyện tư sáng tạo học tập muốn đạt kết đòi hỏi người học phải giải nhiều tập thơng thường để tìm tình độc đáo hình thành kĩ 19 Kiểm tra, đánh giá tri thức, kỹ năng, kỹ xảo học sinh Việc đánh giá kiểm tra nhận thức học sinh phải tiến hành thường xuyên có hệ thống Như giáo có sở thực tiễn kịp thời điều chỉnh hoạt động dạy học Để đánh giá xác , thường sử dụng phương pháp truyền thống (bài viết) sử dụng phương pháp như: Trao đổi đàm thoại, test, kiểm tra qua thí nghiệm thực hành học sinh Kết Qua phương pháp thu thập số liệu đáng khả quan Số học sinh u thích mơn học tăng lên rõ rệt Các em thấy gần gũi , yêu thiên nhiên, sống có ý thức bảo vệ môi trường Những luận điểm SKKN đúc kết từ thực tiễn nên có tính thuyết phục cao PHẦN BA: KẾT LUẬN I.Kết luận Bồi dưỡng học sinh giỏi, có mơn Hố học cơng việc thầy cô giáo làm Trong trình ấy, thầy tự rút cho số kinh nghiệm quý báu Trong điều kiện khoa học kỹ thuật công nghệ phát triển , thời đại bùng nổ thông tin điều quan trọng dạy cho học sinh biết tự thu nhận tri thức , trang bị cho họ phương pháp nhận thức để em thường xuyên bổ sung đổi thơng tin , dễ dàng thích ứng thời đại để học tập suốt đời 20 Kết thúc viết chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi riêng , muốn khẳng định điều : Ngồi kinh nghiệm , phương pháp, lòng say mê lương tâm nghề nghiệp định thành công II Một số kiến nghị bồi dƣỡng học sinh giỏi mơn Hố học Đề nghị quan quản lí nhà trường đầu tư cho dụng cụ thí nghiệm loại hoá chất đảm bảo theo yêu cầu trường THCS Thường xuyên tổ chức buổi thảo luận, trao đổi kinh nghiệm giảng dạy giáo viên bồi dưỡng trường khác Tổ chức buổi toạ đàm cho học sinh u thích mơn Hố học Phòng GD-ĐT kết hợp với sở GD-ĐT Vĩnh Phúc mở lớp bồi dưỡng giáo viên giảng dạy học sinh giỏi mơn Hóa học Nếu thực kiến nghị tin tưởng việc bồi dưỡng học sinh giỏi đạt kết khả quan cho nhà trường nghiệp giáo dục huyện nhà nói riêng tỉnh Vĩnh Phúc nói chung Vấn đề mới/cải tiến SKKN đặt giải so với SKKN trước đây: Sáng kiến phương pháp, cách thức tiếp cận tri thức nhanh chóng, mẻ khoa học, giúp học sinh hứng thú, giảm áp lực học tập môn, nâng cao chất lượng giảng dạy nhà trường Rất mong ý kiến đóng góp chân tình q thầy bạn đồng nghiệp để đề tài ngày hoàn thiện Xin trân thành cảm ơn! 21 XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƢỞNG ĐƠN VỊ Lập Thạch, ngày 10 tháng năm 2019 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác NGƢỜI VIẾT SÁNG KIẾN Trần Thị Hồng Anh 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa lớp 8,9 – NXB Giáo dục 250 tốn hóa học chọn lọc – NXB Giáo dục- Đào Hữu Vinh Hóa học nâng cao – NXB Giáo dục – Ngô Ngọc An 400 tập hóa học – NXB Giáo dục – Ngơ Ngọc An 250 tập hóa học – NXB Đại học sư phạm – Nguyễn Thị Nguyệt Minh Sổ tay hóa học sơ cấp – NXB Giáo dục- Lê Chí Kiên (dịch từ tiếng nga) Đổi phương pháp dạy học trường THCS - NXB Giáo dục – PGS.TS Trần Kiều Hình thành kĩ giải tập hóa học THCS – NXB Giáo dục - Cao Thị Thặng 23 ... kim loại tác dụng với dung dịch axit - Hỗn hợp kim loại tác dụng với hỗn hợp dung dịch axit 3.4 Một số tập minh họa Dạng Một kim loại tác dụng với hay nhiều dung dịch axit Bài Cho kim loại sau:... học kim loại, điều kiện phản ứng nồng độ axit + Với kim loại vừa phản ứng với nước , vừa phản ứng với axit, cho vào dung dịch axit, kim loại phản ứng với axit trước, dư kim loại phản ứng với. .. không tác dụng với HNO3 đặc, nguội H2SO4 đặc, nguội 3.2.Phân loại tập Dựa vào chất tham gia phản ứng tơi chia tốn thành dạng: - Một kim loại tác dụng với hay nhiều dung dịch axit - Hỗn hợp kim loại