KĨ THUẬT tự CHỌN LƯỢNG CHẤT TRONG GIẢI bài tập hóa học

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM KĨ THUẬT TỰ CHỌN LƯỢNG CHẤT TRONG GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC Người thực hiện: Lê Nam Phúc Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc mơn: Hóa học THANH HĨA, NĂM 2020 MỤC LỤC NỘI DUNG TRAN G MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.2.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1.CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.2.THỰC TRẠNG CỦA NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.3 GIẢI PHÁP THỰC HIỆN 2.4 KẾT QUẢ THU ĐƯỢC 16 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 16 3.1.KẾT LUẬN 16 3.2.KIẾN NGHỊ 16 MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong trình học tập, nghiên cứu giảng dạy mơn hóa học tơi thấy: mơn hóa học trường phổ thơng mơn khó, kiến thức rộng Đặc biệt giải tập hoá học, ta thường gặp tốn khơng cho biết lượng chất cụ thể mà số liệu cho dạng tương đối như: khối lượng a (gam), Thể tích V (lít), số mol x(mol), áp suất p(atm) gây lúng túng cho học sinh (HS) giải tập Loại tập thường gặp sách giáo khoa (SGK), sách tập (SBT), kỳ thi tốt nghiệp, thi học sinh giỏi, thi vào trường đại học cao đẳng Đây loại tập có liên quan đến nhiều kiến thức, ln địi hỏi HS có khái qt, tổng hợp kiến thức, từ giúp học sinh phát triển tư lơgic, trí thơng minh, óc tổng hợp, phải nắm vững kiến thức học Là dạng tập khơng có nhiều sách tham khảo có thường nằm rải rác, khơng có hệ thống rõ ràng Vì khơng có giảng phương pháp hợp lí, phù hợp với học trị dễ làm cho học sinh thụ động việc tiếp thu, cảm nhận Để dạng tập không cịn mang tính đặc thù khó hiểu tơi chọn đề tài: “kĩ thuật tự chọn lượng chất giải tập hóa học” với mục đích làm cho dạng tập ngày dễ hiểu, tạo điều kiện cho học sinh dễ học, dễ nhớ dễ dàng nhận vấn đề học 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Trong năm gần đây, với hình thức thi trắc nghiệm yêu cầu học sinh khoảng thời gian ngắn em phải giải số lượng tập tương đối lớn Hầu với khoảng thời gian em đủ để phân tích đề phân loại tốn Do vậy, giáo viên phải có hình thức phân chia dạng để em nhạy bén việc nhận dạng cách giải dạng tốn đó, đặc biệt tốn hố phức tạp có kiện cho dạng chung chung Thông thường tập dạng thường phức tạp Các em HS thường khó khăn việc phán đoán giải toán Do tơi chọn đề tài nhằm giúp học sinh có phương pháp học giải khó khăn gặp phải đối diện với tập dạng từ khơng gây nhàm chán ,khơng gây nặng nề, lại có tác dụng kích thích tính chủ động, sáng tạo, hứng thú mơn học Đó mục đích thơi thúc tơi tìm tịi, nghiên cứu đề tài 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Để hồn thành đề tài nói tơi nghiên cứu nhiều dạng tập hóa vơ hóa hữu phức tạp từ đề thi THPT Quốc Gia nhiều năm từ rút dấu hiệu nhận biết phương pháp giải tập dạng Các vấn đề viết hỗ trợ cho em học sinh lớp 12 chuẩn bị thi THPT Quốc Gia có ứng dụng tốt Với khn khổ thời gian nghiên cứu có hạn nên đề tài nghiên cứu phương pháp ‘tự chọn lượng chất’ để giải bài tốn hóa đơn giản,trong thời gian tới tơi bổ sung thêm tập phức tạp 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu tài liệu tập SGK tập vận dụng , vận dụng cao đề thi THPT Quốc Gia Nghiên cứu thực tiễn: Khảo sát lực học sinh vấn đề tiếp cận giải tốn có số liệu dạng tương đối Thực nghiệm sư phạm : Tiến hành dạy thực nghiệm số tiết lớp để xem xét tính khả thi hiệu đề tài NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1.CƠ SỞ LÝ LUẬN Trong phản ứng hoá học, chất tác dụng với theo tỉ lệ định lượng chất: Ví dụ + Về số mol + Về khối lượng + Về thể tích Khi ta cho chất lượng cụ thể chất khác tác dụng theo lượng cụ thể mà không làm sai lệch kết tính tổng quát toán Khi toán đưa mà số liệu đề dạng tương đối ( tỉ lệ,tỉ khối,H%,C%,M ) kết tốn khơng phụ thuộc vào lượng chất,ta có quyền tự chọn lượng chất cho việc tính tốn thuận lợi đơn giản (số mol tròn nhất) 2.2.THỰC TRẠNG CỦA NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Trong năm học 2017-2018, 2018-2019, trước dạy tập dạng này, thường cho HS làm số tập nhỏ (kiểm tra 15 phút) để đánh giá mức độ nắm vững kiến thức kỹ làm tập dạng Tôi thường cho HS làm số tập sau: Ví dụ 1: Cho hỗn hợp khí gồm oxi ozon Sau thời gian, ozon bị phân huỷ hết ta thu khí tích tăng thêm 10% Tính % thể tích khí ban đầu, biết khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất Ví dụ 2: hồ tan a gam oxit kim loại hoá trị II lượng vừa đủ dd H2SO4 15,8 %, người ta thu dung dịch muối có nồng độ 18,21 % Xác định kim loại hoá trị II Sau chấm nhận thấy kết sau Số Khảo T sát T 12 C1 Năm Số HS 2018 42 điểm đạt (%) M ≈ 24 ( M Magie) Ví dụ 2: Cho hỗn hợp A gồm khí CO2 SO2 có tỉ lệ 1:4 khối lượng Tính tỉ khối A so với khí mêtan Bài làm Giả sử có 1mol CO2 hay 44g CO2 mSO4  → = 44×4=176g MA  → == d A/ CH  → = Ví dụ 3: Trong tự nhiên clo có đồng vị bền clo 35 clo 37 Biết nguyên tử khối trung bình clo 35,5 Tính phần trăm khối lượng clo 35 có axit pecloric Bài làm Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có 37 Cl 0,5 M Cl  → =35,5 35 Cl 1,5 Giả sử có mol HClO4  → gồm:  → 1mol H 1mol Cl 4mol O nCl 35  → =0,75 , nCl37 = 0,25  → % mCl 35 = Ví dụ 4: Hỗn hợp khí gồm oxi ozon có tỉ khối so với hiđro 18 Xác định phần trăm theo thể tích khí hỗn hợp đầu Bài làm Giả sử có mol hỗn hợp khí Gọi số mol oxi x => Số mol ozon 1-x Theo giả thiết ta có =>x = 0,75 M = 32x + 48(1 − x) = 18 × = 36 x + (1 − x) Vậy %VO2 = 75% %VO3 = 100 − 75 = 25% Ví dụ 5: Trong q trình tổng hợp amoniac, áp suất bình giảm 10% so với áp suất lúc đầu Biết nhiệt độ phản ứng giữ không đổi trước sau phản ứng Hãy xác định phần trăm theo thể tích hỗn hợp khí thu sau phản ứng Nếu hỗn hợp đầu lượng nitơ hiđro lấy theo hệ số tỉ lượng Bài làm Giả sử lúc đầu ta lấy mol N2 mol H2 Trong bình kín có nhiệt độ khơng đổi áp suất tỉ lệ thuận với số mol hỗn hợp khí => n1 p = n2 p Vậy áp suất giảm 10% số mol hỗn hợp khí giảm 10% => n hỗn hợp khí sau phản ứng = 4× 90 = 3,6mol 100 Giả sử có x mol N2 phản ứng Phương trình hố học: N2 + 3H2 2NH3 Số mol ban đầu Số mol phản ứng x 3x 2x Sau phản ứng 1-x 3-3x 2x => nhỗn hợp khí sau phản ứng = (1-x) + (3-3x) + 2x = - 2x = 3,6 => x = 0,2 => − 0,2 × 100 = 22,22% 3,6 − × 0,2 %V H = × 100 = 66,67% 3,6 0,2 × %V NH = × 100 = 11,11 % 3,6 %V N = Dạng 2: CHỌN SỐ MOL CÁC CHẤT THEO ĐÚNG TỈ LỆ TRONG HỖN HỢP Ví dụ Cho hỗn hợp X gồm khí H2S, H2và N2 có tỉ lệ số mol 3:2:5 Tính tỉ khối X so với khí H2 Bài làm: Giả sử X có 10 mol => mol H2S mol H2 mol N2 => MX = => dX/ H2 = Ví dụ 2: Phóng tia lửa điện qua bình đựng khí oxi sau thời gian thu hỗn hợp khí X,tỉ khối X so với hiro 20 Tính hiệu suất phản ứng ozon hóa Bài làm: Cách 1: Hỗn hợp X gồm oxi dư ozon tạo thành Ta có sơ đồ đường chéo : O2(32) MX =40 => O3(48) nO2 nO3 : = 1:1 Giả sử X có mol O2 mol O3 Ptpư: 3O2 2O3 1,5 mol => nO2 ban đầu mol = 2,5 mol => Hpư = Cách 2: Ta có : = = Giả sử số mol trước pư 5, số mol sau pư mol => n khí giảm = 1mol => nO2 pư = n khí giảm = 3mol => Hpư = Ví dụ 3: Hỗn hợp khí A gồm N2 H2 có tỉ khối so với hêli 1,8 Đun nóng A thời gian bình kín có bột sắt làm xúc tác thu hỗn hợp khí B có tỉ khối so với hêli Tính hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3 Bài làm: Ta có: = = Giả sử số mol hh khí A 10 mol, số mol hh khí B mol => n khí giảm = 1mol = nNH3 sản phẩm Phương trình hố học: Pư N2 + 3H2 0,5 mol 1,5mol 2NH3 1mol Xét hỗn hợp A Ta có đường chéo H2 (2) 20,8 MA = 7,6 => N2 (28) : nN = 4:1 5,2 Vì nA = 10 mol => Ta thấy n nH H2 :n N2 H( nH = mol, nN = 2mol = >3 nên hiệu suất tính theo N2 N2 ) = 10 Dạng 3: CHỌN CHO THÔNG SỐ MỘT GIÁ TRỊ PHÙ HỢP ĐỂ CHUYỂN VỀ SỐ ĐƠN GIẢN ĐỂ TÍNH TỐN Nếu tốn có nồng độ phần trăm ta có trường hợp sau: Từ cơng thức : nct = Ta có trường hợp sau: - Nếu C% chia hết cho Mct ta chọn mdd số (thường 100 gam ) - Nếu C% khơng chia hết cho Mct ta chọn mdd chia hết cho Mct Ví dụ 1: Cho dung dịch NaOH 20% tác dụng vừa đủ với dung dịch FeCl2 10% Đun nóng khơng khí cho phản ứng xảy hồn tồn Tính nồng độ phần trăm muối tạo thành dung dịch sau phản ứng, coi nước bay khơng đáng kể Bài làm Giả sử có 100 gam dung dịch NaOH tham gia phản ứng ⇒ n NaOH = 100 × 20 = 0,5 mol 100 × 40 Phương trình phản ứng: FeCl2 + 2NaOH Mol Mol 0,25 4Fe(OH)2 0,25  → 0,5 + O2 Fe(OH)2 + 0,25 + 2H2O  → 2NaCl 0,5 4Fe(OH)3 0,25 = 0,0625 0,25 Theo giả thiết ta có mddFeCl2 = (gam) Số gam kết tủa m Fe( OH )3 = 0,25 × 107 = 26,75 ( gam) Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có mdd NaCl = mdd FeCl2 + mdd NaOH + mO2 − m Fe(OH )3 mdd NaCl = 317,5 + 100 + 32 0,0625 - 26,75 = 392,25 gam Khối lượng muối dung dịch sau phản ứng: mNaCl = 0,5 58,5 = 29,25 gam C%(NaCl) = Ví dụ 2: Hồ tan a gam oxit kim loại hố trị II (khơng đổi) lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 4,9% người ta thu dung dịch muối có nồng độ 5,88% Xác định tên kim loại hoá trị II 11 Bài làm: Giả sử có 100 gam dung dich H2SO4 4,9% tham gia phản ứng n H SO4 = 4,9 × 100 = 0,05 (mol) 100 × 98 Phương trình phản ứng MO + H2SO4  → (mol) 0,05 0,05 Khối lượng oxit ban đầu: a = Khối lượng muối thu được: MSO4 + H2O 0,05 m MO = 0,05 × ( M + 16) ( gam) m MSO4 = 0,05 × ( M + 96) ( gam) Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có = moxit + maxit = 0,05(M + 16) + 100 = 0,05M + 100,8 (gam) m dd MSO4 Ta có: => M ≈ 24 ( M Magie) Ví dụ 3: Hịa tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm Mg Fe lượng vừa đủ dung dịch HCl 20% thu dung dịch Y.biết nồng độ phần trăm FeCl2 Y 15,76%, tính nồng độ phần trăm MgCl2 Y Bài làm: Ta thấy 20 không chia hết cho 36,5 nên : Giả sử có 365 gam dung dịch HCl => nHCl = Pư: M + 1mol Gọi 2HCl → MCl2 + H2 2mol nMg = a 1mol ta có hệ pt nhhX = a + b = nFe = b => a = b = 0,5 => C% C% MgCl2 FeCl2 = = Tùy vào đề mà ta có cách chọn phù hợp khác.(Ví dụ tập sau đây) Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn m gam ancol R, sản phẩm thu cho qua bình đựng dung dịch nước vơi dư thấy khối lượng bình tăng thêm p gam có t gam kết tủa 12 Xác định công thức R Biết p = 0,71t; t = Bài làm Chọn t = m+ p 1,02 = 100 = m+ p 1,02 mCaCO3 => p = 71 gam, m = 31 gam Gọi công thức tổng quát ancol R CxHyOz + y z ( x + − ) O2  → C x H y Oz CO2 + Ca(OH)2 Theo phương trình (2) =>  → => Vì n H 2O nO > = nCO2 m H 2O + (1) CaCO3 + H2O = nC Khối lượng bình tăng lên: p = xCO2 y H 2O mCO2 nCO2 = nCaCO3 + (2) = (mol) m H 2O = 71 − 44 = 27 ( gam) ⇒ n H 2O = 1,5 ( mol ) nên ancol R ancol no 31 − (12 + 1,5 × 2) = (mol ) 16 Vậy ta có x : y : z = nC : nH : nO = : : Cơng thức ancol R có dạng (CH3O)n = CnH3nOn = CnH2n(OH)n Và R ancol no nên: => 3n = 2n + => n = Vậy cơng thức ancol R là: C2H4(OH)2 Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn a gam hợp chất A phôtpho cần mol O2 a 17 sản phẩm thu P2O5 13,5a ( gam) 17 H2O Xác định công thức phân tử A biết MA< 65 Bài làm Giả sử a = 17 => n O2 = (mol) Vì sản phẩm có P2O5 H2O => A có H, P có O 13 Gọi cơng thức A HxPyOz HxPyOz + (x + 5y – 2z) O2  → 2x H2O + 2y P2O5 áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có = 17 + 32 - 13,5 = 35,5 m P2O5 Ta có 13,5 × 35,5 × = 1,5 (mol ); n P = 2n P2O5 = = 0,5 (mol ) 18 142 n H = 2n H 2O = => nO 17 − (1,5 + 0,5 × 31) = =0 16 Vậy A khơng có oxi => x : y = nH : nP = 1,5 : 0,5 = : Và MA < 65 nên công thức A PH3 Ví dụ 3: Cho hỗn hợp A gồm CaCO3, Al2O3, Fe2O3, Al2O3 chiếm 10,2%; Fe2O3 chiếm 9,8% Nung hỗn hợp nhiệt độ cao thu hỗn hợp chất rắn B có khối lượng 67% khối lượng A Tính phần trăm khối lượng chất B Bài làm Giả sử khối lượng hỗn hợp A ban đầu 100 gam => m Al2O3 = 10,2 ( gam) m Fe2O3 = 9,8 ( gam) mCaCO3 = 80 ( gam) PTPƯ CaCO3 t0 CaO + CO2 (1) → Theo giả thiết, khối lượng chất rắn B 67 gam Theo phương trình (1) => độ giảm khối lượng = mCO2 Theo phương trình (1) nCO2 = nCaO = nCaCO3 Vậy mCaCO3 mCaCO3 (phân hủy) (dư) ( pu ) = = 100 – 67 =33 gam 33 = 0,75 mol 44 = 0,75 100 = 75 (gam) = 80 - 75 = (gam) mCaO = 56 0,75 = 42 (gam) phần trăm khối lượng chất rắn B là: 14 10,2 × 100 = 15,22%; 67 = × 100 = 7,4%; 67 %m Al2O3 = %m CaCO3 %m Fe2 O3 = %m CaO = 9,8 × 100 67 42 × 100 67 = 14,63% = 62,69% Ví dụ 4: Nung mẫu đá vơi X có lẫn tạp chất MgCO3, Fe2O3, Al2O3 đến khối lượng khơng đổi chất rắn A có khối lượng 59,3% khối lượng X Cho toàn A vào H2O (lấy dư), khuấy kỹ thấy phần không tan B có khối lượng 13,49% khối lượng A Nung nóng B dịng khơng khí CO dư đến phản ứng xảy hoàn toàn lượng chất rắn D có khối lượng 85% khối lượng B Tính phần trăm khối lượng CaCO3 X Bài làm Giả sử ta nung 100 gam hỗn hợp X Gọi x, y, z, t số mol CaCO3, MgCO3, Fe2O3, Al2O3 Phương trình phản ứng: CaCO3 CaO + CO2 (1) o t → MgCO3 to → MgO + CO2 (2) Chất A có CaO, MgO, Fe2O3, Al2O3 tác dung với H2O dư CaO + H2O Ca(OH)2 (3)  → Ca(OH)2 + Al2O3  → Ca(AlO2)2 + H2O (3) Chất B gồm có MgO, Fe2O3 mB = 59,3 × 13,49 = ( gam) 100 Fe2O3 + 3CO t → 2Fe + Chất rắn D có MgO Fe: mD = 3CO2 85 × = 6,8 ( gam) 100 Vậy ta có hệ phương trình sau: m X = 100 x + 84 y + 160 z + 102t = 100 m A = 56x + 40 y + 160 z + 102t = 59,3 mB = 40 y + 160 z mD = 40 y + × 56z =8 = 6,8 => x = 0,825 y = 0,1 z = 0,025 t = 0,05 Khối lượng CaCO3 X 15 mCaCO3 = 0,852 ×100 = 82,5 => % mCaCO3 = 82,5 × 100 = 82,5% 100 MỘT SỐ BÀI TẬP TỰ GIẢI 1: Hoà tan a gam M2(CO3)n lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 10% thu dung dịch muối có nồng độ 15,09% Cơng thức muối cacbonat là: A CuCO3 B FeCO3 C SrCO3 D K2CO3 2: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Mg, Fe oxi dư, sau phản ứng thấy khối lượng chất rắn nặng gấp 1,5 lần so với khối lượng chất rắn ban đầu Phần trăm khối lượng Mg Fe là: A 30% 70%; B 40% 60%; C 70% 30%; D 60% 40%; 3: hỗn hợp A gồm NaCl NaBr tác dụng với AgNO3 dư khối lượng chất kết tủa tạo thành khối lượng AgNO3 phản ứng Phần trăm khối lượng NaCl NaBr là: As 30 % 70% B 25% 75% C 27,8% 72,2% D 22,2% 77,8% 4: Hỗn hợp A gồm khí NH3, N2, H2 Dẫn hỗn hợp A vào bình có nhiệt độ cao Sau phản ứng phân hủy NH3 (coi hồn tồn) thu hỗn hợp khí B tích tăng 25% so với A Dẫn B qua ống đựng CuO nung nóng sau loại nước cịn chất khí tích giảm 75% so với B Phần trăm thể tích khí NH3, N2, H2 A là: A 25%; 20%; 55% B 25%; 18,75%; 56,25% C 20%; 25%; 55% D 30,5%; 18,75%; 50,75% 5: Một hỗn hợp N2, H2 lấy vào bình phản ứng có nhiệt độ giữ không đổi Sau thời gian phản ứng, áp suất khí bình giảm 5% so với áp suất lúc đầu Biết tỉ lệ số mol N2 phản ứng 10% Phần trăm thể tích khí N2, H2 hỗn hợp đầu là: A 75%; 25%; B 25%; 75%; C 20%; 80% D 30%; 70%; 6: Trung hoà dung dich NaHSO3 26% cần dung dich H2SO4 19,6% Nồng độ phần trăm dung dịch sau trung hoà là: A 21,21% B 11,22% C 22,11% D 12,12% 7: Khi cho a gam dung dịch H2SO4 nồng độ C% tác dụng với lượng dư hỗn hợp Na, Mg lượng khí H2 4,5% lượng dung dịch axit dùng C% dung dịch H2SO4 là: A 15% B 45% C 30% D 25% 16 8: Muối A tạo kim loại M ( hoá trị II) phi kim X (hố trị I) Hồ tan lượng A vào nước dung dịch A1 Nếu thêm AgNO3 dư vào A1 lượng kết tủa tách 188% lượng A Nếu thêm Na2CO3 dư vào dung dịch A1 lượng kết tủa tách 50% lượng A Công thức muối A là: A CaBr2 B CaCl2 C BaBr2 D BaCl2 9: Nếu hoà tan a gam hỗn hợp A chứa Fe, FeO, Fe2O3 dung dịch HCl dư lượng khí 1% khối lượng hỗn hợp ban đầu Nếu khử a gam hỗn hợp A H2 nóng dư thu lượng nước 21,15% khối lượng hỗn hợp ban đầu Phần trăm khối lượng Fe, FeO, Fe2O3 hỗn hợp A là: A 36%; 36%; 28% B 28%; 38%; 34% C 28%; 30%; 42% D 28%; 36%; 36% 10: Hỗn hợp CaCO3, CaSO4 hoà tan axit H2SO4 vừa đủ Sau phản ứng đun nóng cho bay nước lọc lượng chất rắn 121,43% lượng hỗn hợp ban đầu Phần trăm khối lượng CaCO3, CaSO4 hỗn hợp đầu là: A 55,92%; 44,08% B 59,52%; 40,48% C 52,59%; 47,41% D 49,52%; 50,48% Đáp án Câu Đáp án A A C B B Câu 10 Đáp án D C A D B 2.4 KẾT QUẢ THU ĐƯỢC Sau áp dụng đề tài vào giảng dạy năm học 2019 - 2020 thấy chất lượng học sinh nâng cao rõ rệt Tôi cho học sinh làm kiểm tra tương tự có phần phức tạp khảo sát ban đầu Tôi kết sau Điểm tỉ lệ phần trăm thống kê bảng sau: Số Khảo TT sát Năm 2020 39 11C2 Số HS điểm đạt (%)