chuyên đề phương pháp điều chế 1 số chất vô cơ

Phòng giáo dục đào tạo huyện lập thạch Chuyên đề: phơng pháp điều chế số chất vô Giáo viên: Đỗ Thị Đào Liễu Đơn vị : Trờng THCS Lập Thạch I/ Đối tợng học sinh bồi dỡng: Học sinh líp II/ HƯ thèng kiÕn thøc sư dơng chuyên đề: - Từ kiến thức sách giáo khoa đến kiến thức nâng cao, mở rộng - Kiến thức đợc mở từ kỳ thi học sinh giỏi lớp - Kiến thức đợc rút từ nhiều năm bồi dỡng học sinh giỏi III/ Hệ thống dạng tập đặc trng chuyên đề: - Điều chế kim loại - Điều chế phi kim - Điều chế muối - Bài tập nồng độ dung dịch - Bài tập hiệu suất phản ứng - Bài tập xác định công thức hoá học chất - Bài tập điện phân IV/Hệ thống phơng pháp bản, đặc trng để giải tập chuyên đề: - Phơng pháp đàm thoại - Phơng pháp nêu giải vấn đề - Phơng pháp hợp tác theo nhóm nhỏ - Phơng pháp sử dụng đồ t - Phơng pháp sử dụng tập hoá học Phần I: Mở đầu Bộ môn hoá học môn khoa học thực nghiệm, sống hàng ngày, lao động sản xuất gặp nhiều tợng mà riêng kiến thức vật lý sinh học giải thích đợc Các vật dụng sinh hoạt công cụ sản xuất làm chất khác Phân bón, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ dại chất đợc sử dụng ngày nhiều nông nghiệp Mặt khác nhiều loại đồ dùng nhà, nhiều thứ vải lụa, len, đợc làm chất sẵn tự nhiên Các chất gì? có ứng dụng ngời làm để điều chế chúng? Để trả lời đợc câu hỏi đó, hôm mạnh dạn đa chuyên đề: Điều chế số chất vô với phạm vi kiến thức phổ thông để giúp cho giáo viên nh em häc sinh cã mét hƯ thèng kiÕn thøc l« gic, có khả điều chế đợc số chất hoá học từ đơn giản đến phức tạp phục vụ cho häc tËp, cho chÝnh cuéc sèng thùc tÕ hµng ngày Phần II: Nội dung chuyên ®Ị C¬ s¬ lý ln, khoa häc cđa ®Ị tài: Đối tợng nghiên cứu hoá học chất, quy luật biến đổi chất thành chất khác biện pháp điều khiển biến đổi ®ã nh»m phơc vơ ®êi sèng ngêi vµ tiÕn xã hội Chúng ta học tập để trở thành ngời lao động sáng tạo, xây dựng Tổ quốc giàu mạnh Dù hoạt động lĩnh vực cần có kiến thức hoá học, đặc biệt kiến thức điều chế chất Chuyên đề giúp nắm đợc sở khoa học, quy luật hoá học, nguyên tắc điều chế chất chơng trình THCS trọng phơng pháp điều chế chất vô Chọn đối tợng phục vụ cho quy trình nghiên cứu xây dựng chuyên đề: Để xây dựng chuyên đề này, đọc, nghiên cứu, tham khảo nhiều tài liệu, nhiều sách tác giả Đọc, nghiên cứu chắt lọc tìm kiến thức liên quan Mà môn hoá học môn học thực nghiệm, tìm kiến thức thực tế điều chế chất phục vơ cho chÝnh cc sèng hµng ngµy, cho viƯc häc tập học sinh nh thân giáo viên Nội dung, phơng pháp nghiên cứu: a Vấn đề 1: Điều chế kim loại: Để điều chế kim loại trớc hết phải nắm đợc tính chất hoá học kim loại tính khử thể qua phản ứng: M - ne Mn+ Cùng với việc khắc sâu kiến thức hoá học kim loại phải gợi cho học sinh nhớ đợc dãy điện hoá kim loại, chìa khoá mở kiến thức cho việc điều chế kim loại Dãy điện hoá bao gồm: K Na Ca Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au Tới lại gợi cho học sinh nhớ lại ý nghĩa dãy điện hoá lấy nguyên tố Nhôm (Al) làm mốc cho việc điều chế kim loại theo dãy điện hoá nh sau: * Điều chế kim loại trớc Nhôm Nguyên tắc: Điện phân nóng chảy muối Clorua tơng ứng: 2MCln 2M + Cl2↑ VÝ dơ: MgCl2 → Mg+ Cl2 *§iỊu chÕ kim loại nhôm ( riêng nhôm): Nguyên tắc: Điện phân nóng chảy nhôm oxit: 2Al2O3 4Al + 3O2 * Điều chế kim loại sau nhôm: Nguyên tắc: dùng CO H2 khử oxit kim loại tơng ứng nhiệt ®é cao: VÝ dô: CO + CuO→Cu + CO2↑ Fe2O3 + 3H2→ 2Fe + 3H2O HiÖn nay, sù tiÕn bé khoa học hoá học ngời ta gọi phơng pháp điều chế thuỷ luyện hay nhiệt luyện Nói chung có ba phơng là: Nhiệt luyện, thuỷ luyện điện phân b Vấn đề 2: Điều chế phi kim: giúp học sinh nắm đợc tính chất hoá học số phi kim điển hình: O2, H2, halogen chuyên đề giới thiệu phơng pháp điều chế hiđrô nguyên tố halogen * Điều chế hiđrô (H2): - Cho kim loại hoạt động tác dụng với nớc axit thêng: 2Na +2H2O → 2NaOH + H2↑ Mg + 2HCl → MgCl2 + H2↑ - Cho kim lo¹i cã hiđroxit lỡng tính tác dụng với kiềm: 2Al + 2H2O + 2NaOH 2NaAlO2 + 3H2 - Điện phân nớc: 2H2O 2H2 + O2 - Phản ứng than nóng ®á víi h¬i níc: C + H2O → CO + H2↑ C + 2H2O→ CO2↑ + H2↑ Tõ mª tan (ë nhiƯt ®é cao): 2CH4 + CO2 + H2O→ 3CO +5H2 * Điều chế halogen: - Flo: F Là chất oxi hoá mãnh liệt, điều chế khó khăn nên đợc điều chế cách điện phân hỗn hợp dƠ nãng ch¶y KF + HF ë 66oc thùng điện phân thép - Clo: Cl2 Là chất khí màu vàng lục, mùi hắc đợc điều chế nh sau: + Trong phßng thÝ nghiƯm: 4HCl + MnO2 → MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O KclO3 + HCl → KCl + 3Cl2↑ +3H2O + Trong c«ng nghiƯp: 2HCl → H2↑ + Cl2↑ 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2↑ + Cl2↑ 2NaCl → 2Na + Cl2↑ - Br«m: Br2 Là chất lỏng màu đỏ nâu đợc điều chế nh sau: 2KBr + Cl2 → 2KCl +Br2 2HBr + H2SO4d → SO2 + Br2 + 2H2O 2KMnO4 +16HBr → 2KBr + 2MnBr2 + 5Br2 + 8H2O KClO3 + 6HBr →KCl + 3Br2 + 3H2O - Iôt: I2 Là tinh thể màu xám, thăng hoa cho màu tím Các PTHH ®iỊu chÕ: KBrO3 + 6HI → KBr + 3I2 + 3H2O 2FeCl3 + 2HI → 2FeCl2 + 2HCl + I2 2CuSO4 + 4HI → 2CuI + 2H2SO4 + I2 2KI + Cl2 →2KCl + I2 2HI + Cl2 → 2HCl + I2 c, Vấn đề 3: Điều chế muối: Trớc hết, phải nắm đợc tính chất hoá học muối, cách phân loại muối điều kiện phản ứng hoá học xảy với muối, từ xây dựng phơng pháp điều chế muối nh sau: * Đi từ kim loại: - Kim loại + dung dÞch axit: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 - Kim loại + dung dịch muối: Xây dựng đợc ba phơng pháp Mg + CuCl2 MgCl2 + Cu điều chế muối từ kim loại - Kim lo¹i + phi kim: Cu + Cl2 → CuCl2 * Đi từ ôxit: - Ôxit bazơ + ôxit axit: CaO + CO2 CaCO3 - Ôxit bazơ + axit: CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O Xây dựng đợc ba phơng pháp điều - Ôxit axit + bazơkiềm: chế muèi tõ «xit SO2 + NaOH → NaHSO3 SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O * §i tõ axit: - Axit + Baz¬: H2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + 2H2O Xây dựng đợc hai phơng pháp 3HCl + Fe(OH)3 → FeCl3 + 3H2O ®iỊu chÕ mi tõ axit - Axit + muèi: 2HCl + CaCO3 → CaCl2 + H2O +CO2 * Đi từ Bazơ: - Bazơ + Muối: Xây dựng đợc phơng pháp 2NaOH + CuCl2 Cu(OH)2 + 2NaCl bazơ *Đi từ muối: điều chế muối từ - Muối có tính khử + chất ôxi hoá mạnh: FeCl2 + Cl2 FeCl3 Xây dựng đợc ba phơng pháp - Muối có tính ôxi hoá + chất khử mạnh: điều chế muối từ muối 2FeCl3 + 2HI → 2FeCl2 + I2 + 2HCl - Muèi + muối tạo thành hai muối mới: AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3 Nh vậy: Để điều chế muối, xây dựng đợc 12 phơng pháp trên, học sinh vận dụng trờng hợp cụ thể để điều chế đợc muối tơng ứng cho dạng liên quan Kết quả: Với chuyên đề: Phơng pháp điều chế chất, giới thiệu chuyên đề mở đợc ba vấn đề lớn: Điều chế kim loại Điều chế phi kim Điều chế muối Đã xây dựng đợc kiến thức cách hệ thống, lôgic, giúp cho học sinh nh có vốn kiến thức tơng đối điều chế chất sử dụng xác nguyên tắc điều chế chất Nêu giải pháp mới, sáng tạo: Với đối tợng chủ yếu học sinh THCS, phạm vi chuyên đề nói tơng đối sát thực Khi áp dụng chuyên đề thực theo phơng pháp mới, dạy học nêu vấn đề lấy học sinh làm trung tâm để tự học sinh tìm kiến thức tự lĩnh hội kiến thức đó: Ví dụ: Điều chế Brôm: Giáo viên giới thiệu phơng pháp điều chế Clo phản ứng hoá học minh hoạ, hớng dẫn Brôm có tính chất hoá học tơng tự Clo, từ học sinh rút phơng pháp điều chế brôm, tự học sinh viết phơng trình điều chế giải thành thạobài tập có liên quan đến điều chế chất V Hệ thống ví dụ, tập cụ thể lời giải minh hoạ cho chuyên đề: A Bài tập có lời giải: Bài 1: Đề bài: Viết PTHH điều chế muối kẽm clorua ZnCl2? Dạng bài: điều chế muối Phơng pháp: dựa vào 12 phơng pháp điều chế muối Lêi gi¶i: Zn + Cl2 → ZnCl2 Zn + CuCl2 → ZnCl2 +Cu Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 ZnSO4 + BaCl2 → ZnCl2 + BaSO4 ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O Zn(OH)2 + 2HCl → ZnCl2 + 2H2O ZnCO3 + 2HCl → ZnCl2 + H2O + CO2 Bµi Đề bài: Hoàn thành PTHH có dạng: BaCl2 + ? NaCl +? Dạng bài: Điều chế muối Phơng pháp: Dụa vào tính chất hoá hoc muối, chọn điều kiện phản ứng hoá học xảy với muèi, Lêi gi¶i: BaCl2 + Na2CO3 → BaCO3↓ + 2NaCl BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2NaCl BaCl2 + Na2SO3 → BaSO3 ↓ + 2NaCl 3BaCl2 + 2Na3PO4 Ba3(PO4)2 + 6NaCl 3 Bài 3: Đề bài: Hoàn thành PTPƯ: Fe + A FeCl2 + B↑ B +C→A FeCl2 + C → D D + NaOH Fe(OH)3 + E Xác định chât A,B,C,D,E viết PTHH? Dạng bài: Điều chế chất cách biện luận đơn giản Phơng pháp: Tự biện luận theo điều kiện ra, chọn chất viết đợc PTHH Lời giải: - Xác định chÊt: A: H2 B: HCl C: Cl2 D: FeCl3 E: NaCl - ViÕt c¸c PTHH: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ H2 + Cl2 → 2HCl 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3 FeCl3 +3NaOH → Fe(OH)3 + 3NaCl Bµi Đề : Tiến hành điện phân (có màng ngăn) 500ml dung dịch chứa hỗn hợp HCl 0,02M NaCl 0,2M Sau thÊy tho¸t 0,448 lÝt khÝ màu vàng lục (ở đktc) ngừngđiện phân a, Lấy dd thu đơc sau điện phân, cho thêm quỳ tím vào, quỳ tím chuyển sang màu gì? b, Cần thêm ml dd HNO3 0,1M để quỳ trở lại màu tím? Dạng bài: Điều chế chất phơng pháp điện phân Phơng pháp: Đàm thoại, nêu giải vấn đề Lời giải: a, HCl bị ®iƯn ph©n tríc: 2HCl → H2↑ + Cl2↑ (1) Sau HCl điện phân hết NaCl bị điện phân: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2↑ + Cl2↑ (2) - Theo ra: nHCl = 0,5 x 0,02 = 0,01mol nNaCl = 0,5 x 0,2 = 0,1mol nCl2 = 0,448/22,4 =0,02mol - Theo PT (1): nCl2 = 1/2 nHCl = 0,005mol Theo PT (2) nCl2 = 0,02 - 0,005 = 0,015mol Do đó: nNaOH = nNaCl = 0,02mol → nNaCl dư = 0,1 - 0,03 = 0,07m0l Vậy: dd sau phản ứng gồm NaOH NaCl dư nên quỳ tím hố xanh b, Dùng HNO3 0,1M để trung hoà xảy phản ứng: HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O (3) Theo PT (3): nHNO3 = nNaOH = 0,03mol → V HNO3 = 0,03/0,1 = 0,3lít = 300ml 5, Bài 5: Đề bài: Tính hiệu suất tồn trình điều chế H2SO4 từ FeS2 Biết từ 12 FeS2 30 dd H2SO4 49%? Dạng điều chế chất có liên quan đến hiệu suất phản ứng Phương pháp giải: Điều chế chất tính theo hiệu suất phản ứng Lời giải: - Các PTHH điều chế: 4FeS2 + 11O2to→ 2Fe2O3 + 8SO2 (1) 2SO2 + O2 →xt2SO3 (2) SO3 + H2O → H2SO4 (3) Từ (1,2,3) ta có: FeS2 → 2SO2 → 2SO3 → 2H2SO4 120g ↔120 196g 196 ↔12 19,6 - Khối lương H2SO4 thu = 30 x 49% = 14,7 - Vậy hiệu suất tồn q trình điều chế là: H = 14,7/19,6 = 75% B, Bài tập tự giải: 1, Bài 1: Cho 5,05g hỗn hợp gồm Kali kim loại kiềm tác dụng hết với nước Sau phản ứng cần dùng hết 250ml dd H2SO4 0,3M để trung hoà hoàn toàn dd thu Xác định kim loại kiềm biết tỷ lệ khối lượng nguyên tử kim loại kiềm chưa biết Kali hỗn hợp lớn 1/4 2, Bài 2: Hồn thành sơ đồ biến hố sau: KClO3→ toA + B A + MnO2 + H2SO4 → C+ D + E + F A→đpncG + C G + H2O → L+M C+Lto→ KClO3 + A + F 3, Bài 3: Có hỗn hợp chất rắn Mg, Al, Al2O3 Nếu cho 9g hỗn hợp tác dụng với dd NaOH dư sinh 3,36 lít H2 (đktc) Nếu cho lượng hỗn hợp tác dụng với dd HCl dư sinh 7,84 lít H2 (đktc) a, Viết PTPƯ b, Tính số gam chất hỗn hợp đầu c, Tính thể tích dd NaOH 2M cần dùng cho thí nghiệm 4, Bài Từ dd HCl CaCO3, viết PTPƯ để điều chế 11 chất khác có đơn chất 5, Bài 5: a, Người ta điều chế khí HF cho H2SO4 đặc tác dụng với CaF2 không? viết PTPƯ? b, Tại người ta không đựng axit HF chai lọ thuỷ tinh? VI KẾT QUẢ TRIỂN KHAI CHUYÊN ĐỀ TẠI ĐƠN VỊ NHÀ TRƯỜNG: 1, Quá trình áp dụng thân: Học xong sư phạm từ đứng bục giảng với vai trò người thầy tơi cảm thấy tâm đắc với chuyên đề từ buổi đầu nhận thức rằng: Kiến thức khoa học hố học mơn khoa học khác cần xác, với môn khoa học thực nghiệm cần kiến thức thực tế Tội có ý tửng xây dựng chuyên đề từ nhiều năm trước đây, xong trường hạn chế kiến thức thực tế mà nặng kiến thức sách Đến hôm nay, sau nhiều năm nghiên cứu trình giảng dạy học sinh, thấy em hiểu thực hứng thú học tập môn Mỗi phương pháp điều chế đưa học sinh áp dụng nhanh, thành thạo có hiệu Kết là, liên tục nhiều năm ln có học sinh giỏi cấp huyện, nhiều học sinh giỏi cấp tỉnh, điều đặc biệt điểm thi học sinh giỏi ln sát đích trúng vào chun đề Đây nguồn động viên, khích lệ tơi yên tâm công tác hơn, yêu đối tượng học sinh ngày có ý thức phấn đấu 2, Bài học kinh nghiệm: Thực tế sau nhiều năm giảng dạy giúp vỡ nhiều vấn đề, đặc biệt năm phân công phụ trách đội tuyển học sinh giỏi huyện, nhiều lúc tơi vui mừng phấn khởi có phần tự hào song kết mang lại ngược với dự tính, khâu truyền tải, với thầy cảm thấy nhuần nhuyễn song tới trò q trình khó khăn, có kết đem lại bất ngờ, đến hững hụt Vì điều tơi muốn nói giảng dạy chuyên đề công việc bồi dưỡng học sinh giỏi hoá học trình gian nan khơng phải đơn giản mà có Vậy thân khơng ngừng tư sáng tạo để góp phần phát minh dù nhỏ kiến thức mà tìm được, phương pháp tối ưu mà biên soạn, cải tiến được, để góp phần nhỏ bé nghiệp giáo dục đào tạo vào cơng cơng nghiệp hố, đại hố đất nước PHẦN III KẾT LUẬN Thực tế xây dựng chuyên đề dựa sở lý luận thực tiễn kết học tập học sinh năm Trong nhiều năm liền, tơi ln có học sinh giỏi cấp huyện, nhiều học sinh giỏi cấp tỉnh, nhiều niềm vui học sinh minh mang đến Cuối cùng, điều tơi muốn nói băn khoăn trăn trở người làm chuyên đề Việc biên soạn chuyên đề với tỉ mỉ, cẩn thận song tránh khỏi thiếu sót ngồi ý muốn; lần mong nhận ý kiến xây dựng quý báu đồng nghiệp em học sinh Tôi xin chân thành cảm ơn ... thể để điều chế đợc muối tơng ứng cho dạng liên quan Kết quả: Với chuyên đề: Phơng pháp điều chế chất, giới thiệu chuyên đề mở đợc ba vấn đề lớn: Điều chế kim loại Điều chế phi kim Điều chế muối... hoá học, đặc biệt kiến thức điều chế chất Chuyên đề giúp nắm đợc sở khoa học, quy luật hoá học, nguyên tắc điều chế chất chơng trình THCS trọng phơng pháp điều chế chất vô Chọn đối tợng phục vụ... giải minh hoạ cho chuyên đề: A Bài tập có lời giải: Bài 1: Đề bài: Viết PTHH điều chế muối kẽm clorua ZnCl2? Dạng bài: điều chế muối Phơng pháp: dựa vào 12 phơng pháp điều chế muối Lời giải: