Phân loại và phương pháp giải bài tập hóa học phần kim loại phục vụ cho kì thi trung học phổ thông quốc gia

Dựa vào việc khảo sát học sinh ở trường trung học phổ thông và phân tích đề thi minh họa các năm, bài viết trình bày kết quả phân loại và phương pháp giải một số dạng bài tập hóa học phần kim loại thường gặp trong các đề thi trung học phổ thông quốc gia.

22 TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHÚ YÊN PHÂN LOẠI VÀ PHƢƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC PHẦN KIM LOẠI PHỤC VỤ CHO KÌ THI TRUNG HỌC PHỔ THƠNG QUỐC GIA Bùi Thị Bích Ngọc*, Nguyễn Thị Minh Triết Trường Đại học Phú Yên Tóm tắt Dựa vào việc khảo sát học sinh trường trung học phổ thông phân tích đề thi minh họa năm, báo trình bày kết phân loại phương pháp giải số dạng tập hóa học phần kim loại thường gặp đề thi trung học phổ thông quốc gia Từ khóa: kim loại, phương pháp, kì thi trung học phổ thông quốc gia Abstract Classification and methods of doing chemistry exercises from the metal section serving for the national high school tests Based on the survey on students in high schools and analyzing the illustrated tests in recent years, this article presents the classification results and the methods of doing some common forms of chemistry exercises in metal section from the national high school tests Keywords: metal, method, the national high school test Mở đầu Hóa học môn thi tốt nghiệp Trung học phổ thơng (THPT) quốc gia tính điểm cho việc xét tuyển vào trường đại học Để hoàn thành tốt phần thi, thời gian ngắn em học sinh phải giải số lượng lớn, điều địi hỏi em phải có kiến thức vững biết cách vận dụng cách nhanh chóng kiến thức vào việc giải đề thi Trong trình giải đề thi, em học sinh gặp phải nhiều khó khăn việc tìm hướng giải vấn đề, vận dụng lý thuyết vào việc giải tập, hệ thống dạng tập khả nhận dạng tập để có phương pháp giải nhanh Trong chương trình Hóa học THPT, phần kim loại phần có nhiều dạng tập hay khó, cần có phương pháp giải thích hợp Thơng qua việc khảo sát ý kiến học sinh phân tích đề thi minh họa, báo chúng tơi trình bày kết phân loại phương pháp giải nhanh tập hóa học phần kim loại trường trung học phổ thông nhằm giúp em nâng cao chất lượng cho kì thi THPT quốc gia Thực nghiệm sƣ phạm 2.1 Đối tƣợng phƣơng pháp thực nghiệm Điều tra lấy ý kiến học sinh cách phát phiếu điều tra học sinh lớp 12 trường THPT Lê Trung Kiên Phiếu khảo sát bao gồm 19 câu hỏi có 17 câu hỏi trắc nghiệm câu hỏi yêu cầu đóng góp ý kiến Cho em trả lời thu lại mang nhà đánh dấu sau thu lại Yêu cầu em trả lời với suy nghĩ thân 2.2 Kết thực nghiệm * Email: ngocsapphire89@gmail.com 23 TẠP CHÍ KHOA HỌC SỐ 18 * 2018 Qua khảo sát thực tế hình thức phát phiếu khảo sát cho thấy: Đánh giá độ khó tập: Qua hình ta thấy đa số học sinh đánh giá đề thi mơn Hóa mức độ khó đến khó (chiếm 83,02%), có 3,14% học sinh thực giỏi đánh giá đề dễ, mức độ vừa chiếm 13,84% tương đối thấp Các em đánh giá mức độ khó dạng tập sau: Bài tập điện phân > tập kim loại tác dụng với muối > tập phản ứng nhiệt kim loại > tập nhận biết > tập kim loại tác dụng với axit > tập xác định tên kim loại > tập kim loại tác dụng với nước dung dịch kiềm 60 40 20 BT pư BT điện nhiệt KL phân BTXĐ tên BT KL tác BT KL tác BT KL td KL dụng axit dụng với với dd nước, dd muối kiềm Rất khó BT nhận biết Khó Hình Mức độ khó dạng tập phần kim loại 80 70 60 50 40 30 20 10 BT XĐ tên BT KL td KL axit BT KLtd nước, dd kiềm Rất thích Khơng Thích BT KL td dd muối BT pứ nhiệt KL BT điện phân BT nhận biết Thích Khơng ý kiến Hình Mức độ thích thú trước dạng tập hóa học phần kim loại Qua đồ thị hình 2, dạng tập dạng tập xác định tên kim loại (81,76%) dạng tập kim loại tác dụng với nước dung dịch kiềm (69,81%) có số lượng ý kiến thích thích nhiều Tuy nhiên, dạng tập điện phân, dạng tập phản ứng nhiệt kim loại nhận biết khơng u thích Phương pháp học Hóa học sinh: Phương pháp giải tập trắc nghiệm ngày phù hợp với hình thức trắc nghiệm tự luận 35,67% học sinh sử dụng phương pháp giải nhanh Các em biết kết hợp nhiều phương pháp với để đưa hướng giải tập hợp lí chiếm 46,5% Cịn 17,83% học sinh dùng phương pháp giải tự luận giải trắc nghiệm TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHÚ YÊN 24 70 60 50 40 30 20 10 PP Bảo PP Bảo PP tự PP bảo PP tăng PP dùng PP đồ thị PP qui đổi PP biện toàn khối toàn chọn toàn giảm Khối giá trị luận lượng nguyên tố lượng chất electron lượng trung bình Thường xun Đơi Rất Khơng biết Hình Mức độ sử dụng phương pháp giải nhanh giải tập phần kim loại Khó khăn q trình giải tập: Với nhiều ý kiến, khó khăn tồn chủ yếu nhìn vào đề em chưa xác định dạng cụ thể, khơng có hướng giải xác Để giải khó khăn, em đưa nhiều ý kiến đóng góp đề xuất “Giải nhiều tập, nắm vững lý thuyết” nhắc đến nhiều Phân loại phƣơng pháp giải tập hóa học phần kim loại 3.1 Dạng 1: Dạng tập xác định tên kim loại Ta quy số dạng: - Từ cấu hình electron nguyên tử kim loại  Z  tên kim loại - Dựa vào đại lượng đề cho tìm khối lượng mol kim loại M tên kim loại - Tìm khoảng xác định M : a nHCl phản ứng < nHCl ban đầu => axit dư 3.3 Dạng 3: Dạng tập kim loại tác dụng với nƣớc dung dịch kiềm a Khi cho hỗn hợp nhiều kim loại tác dụng với nước hay dung dịch kiềm cần lưu ý: Chỉ có kim loại kiềm, Ca, Ba tan nước nhiệt độ thường Chỉ có Be, Zn, Pb, Al, Cr tan dung dịch kiềm ( kim loại lưỡng tính) b Khi cho hỗn hợp kim loại kiềm kiềm thổ Al tác dụng với nước muốn biết Al có tan hết chưa phải biện luận - Nếu nNa = nOH- ≥ nAl Al tan hết - Nếu nNa = nOH- ≤ nAl Al không tan hết - Nếu chưa biết nAl, nNa ban đầu ta cần xét trường hợp để rút trường hợp thỏa mãn đề Tương tự với trường hợp kim loại lưỡng tính khác Zn, Cr c Nếu tốn cho hòa tan hỗn hợp gồm kim loại kiềm A loại kim loại B hóa trị n vào nước ta có trường hợp - B kim loại tan trực tiếp vào nước (Ca, Ba) - B kim loại có tính lưỡng tính d Nếu toán cho nhiều kim loại tan trực tiếp vào nước tạo dung dịch kiềm sau dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch hỗn hợp axit để đơn giản ta nên viết phương trình dạng ion thu gọn e Sử dụng phương pháp bảo tồn khối lượng, bảo tồn điện tích để lập phương trình tốn học Ví dụ: (Trích đề ĐHKA 2013) Hỗn hợp X gồm Na, Ba, Na2O BaO Hịa tan hồn tồn 21,9 gam X vào nước, thu 1,12 lít khí H2 (đktc) dung dịch Y, có 20,52 gam Ba(OH)2 Hấp thụ hồn tồn 6,72 lít khí CO2 (đktc) vào Y, thu m gam kết tủa Giá trị m là: A 23,64 B 15,76 C 21,92 D 39,40 Suy luận: Gọi x số mol NaOH dung dịch Y Sử dụng phương pháp qui đổi Na2O BaO: 1,12 20,52 x 29,12 + × 16 = × 153 + : × 62 22,4 171 40 → x = 0,14; số mol Ba(OH)2 = 20,52 : 171 = 0,12 (mol) ; số mol CO2 = 0,3(mol) Số mol OH– = 0,38 (mol) Suy số mol CO32– = 0,08 < 0,12 Vậy m = 0,08 × 197 = 15,76(g) Đáp án B 3.4 Dạng 4: Dạng tập kim loại tác dụng với dung dịch muối a Dạng tập kim loại tác dụng với dung dịch muối - Phương trình phản ứng: nA + mBn+ nAm+ + mB - Điều kiện: A không phản ứng với nước điều kiện thường đứng trước B dãy điện TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHÚ YÊN 28 hóa muối B tan nước - Các trường hợp: + Nếu (A hết + Bn+ hết)  dung dịch muối Am+ + chất rắn B + Nếu (A dư + Bn+ hết)  dung dịch muối Am+ + chất rắn (B, A dư) + Nếu (A hết + Bn+ dư)  dung dịch muối (Am+, Bn+) + chất rắn B + Nếu (A dư, Bn+ dư)  dung dịch muối (Am+, Bn+) + chất rắn (B, A dư) - Dựa vào sản phẩm để dự đoán trường hợp - Độ tăng giảm khối lượng kim loại Khi nhúng kim loại A vào dung dịch muối Bn+, toàn lượng B bị đẩy bàm hết vào kim loại A sau lấy kim loại B cân lại, ta có TH: + Nếu mB (kt) > mA tan  = mA - m B + Nếu mB (kt) < mA tan  = mB – m A b Dạng tập kim loại phản ứng với dung dịch hai muối - Phản ứng xảy theo thứ tự: nA + aCn+ nAa+ + aC(1) Kết thúc phản ứng (1) A cịn dư, Cn+ hết thì: mA + aBm+ mAa+ +aB (2) Ta có số trường hợp: Trong dung dịch sau phản ứng có chứa: - ion kim loại: chưa xong phản ứng (1): Bm+ chưa phản ứng, A tan hết, Cn+ dư - ion kim loại: pứ hết, phản ứng (2) chưa xong: Cn+ hết, Bm+ dư, A hết - Chỉ có ion kim loại phản ứng (1)(2) kết thúc: Cn+ hết, Bm+ hết, A hết hay dư Nếu tốn khơng cho số mol A mà cho biết số mol ban đầu Bm+, Cn+ ta dùng phương pháp xét khoảng để biết toán xét nằm khoảng phản ứng (1) (2) c Dạng tập hai kim loại phản ứng với dung dịch muối - Phản ứng xảy theo thứ tự nA + aCn+ nAa+ + aC - Kết thúc phản ứng (1), A hết, Cn+ dư thì: nB + mCn+ nBm+ + mC - Dựa vào liệu đề cho để xét trường hợp giải nghiệm thích hợp d Dạng tập hai kim loại tác dụng với dung dịch hai muối - Phản ứng xảy theo thứ tự ưu tiên: kim loại có tính khử mạnh ưu tiên phản ứng với ion kim loại có tính oxi hóa mạnh - Dựa vào liệu tốn cho ta có Trường hợp 1: Biết số mol ban đầu A, B, Cc+, Dd+ Phản ứng xảy theo thứ tự dA + aDd+ dAa+ + aD d+ Nếu A dư, D hết ta có : cA + aCc+  cAa+ + aC Nếu A hết, Dd+ cịn dư ta có: dB + bDd+  dBb+ +bD Trường hợp 2: Không biết số mol ban đầu ta dựa vào thành phần ion dung dịch sau phản ứng thành phần chất rắn để dự đoán chất hết, chất cịn dư Ví dụ: (Trích đề ĐHKA 2013) Cho hỗn hợp X gồm 0,01 mol Al a mol Fe vào dung dịch AgNO3 đến phản ứng hoàn toàn, thu m gam chất rắn Y dung dịch Z chứa TẠP CHÍ KHOA HỌC SỐ 18 * 2018 29 cation kim loại Cho Z phản ứng với dung dịch NaOH dư điều kiện khơng khí, thu 1,97 gam kết tủa T Nung T khơng khí đến khối lượng khơng đổi, thu 1,6 gam chất rắn chứa chất Giá trị m là: A 8,64 B 3,24 C 6,48 D 9,72 Suy luận: Dung dịch Z chứa Al3+, Fe3+, Fe2+ Chất rắn Y có Ag Gọi x số mol Fe2+ y số mol Fe3+ : 90x + 107y = 1,97  x = 0,01   1,6   y = 0,01  x + y = 160 Khối lượng chất rắn Y: m = (0,01×3+0,01×2+0,01×3) ×108 = 8,64 (g)  Đáp án A 3.5 Dạng 5: Dạng tập phản ứng nhiệt kim loại Để giải tập phần phải biết cách vận dụng định luật bảo toàn: bảo toàn nguyên tử, bảo toàn khối lượng Cũng sử dụng thành thạo phương pháp bảo tồn electron Ví dụ (Trích đề THPTQG 2015) Khử hoàn toàn 4,8 gam Fe2O3 CO dư nhiệt độ cao Khối lượng Fe thu sau phản ứng là: A 1,44 gam B 1,68 gam C 3,36 gam D 2,52 gam Suy luận: Bảo toàn nguyên tố Fe ta có: n Fe = 2n Fe2O3 = 0,06mol  m Fe = 3,36g  Đáp án C 3.6 Dạng 6: Dạng tập điện phân Khi tan vào nước, chất phân li thành cation anion, cation di chuyển catot (Cực âm); anion di chuyển anot (Cực dương) Tại catot: Thực trình khử cation Tại anot: Thực q trình oxi hóa anion Nắm vững trình sử dụng phương pháp đề giải tập Trong trình giải sử dụng kết hợp phương pháp bảo tồn điện tích, bảo tồn electron,… sử dụng công thức Faraday để lập phương trình tìm đại lượng tốn u cầu Ví dụ: Điện phân 100 ml dung dịch NaCl với điện cực trơ có màng ngăn với cường độ dòng điện I = 1,93A Dung dịch thu sau điện phân có pH = 12 Biết thể tích dung dịch khơng đổi, clo khơng hịa tan nước hiệu suất điện phân 100% Thời gian tiến hành điện phân là: A 50 s B 60 s C 100 s D 200 s Suy luận: pH = 12  [OH-] = 10-2  n OH - = 10-3 M Tại catot (–) xảy phản ứng: 2H2O + 2e  H2 + 2OH-  ne = 10-3 mol n e F 10-3 96500 = = 50s  t= I 1,93 m = 10 g  t = -3 m.n.F 10-3 2.96500 = = 50s A.I 2.1,93 30 TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHÚ YÊN Đáp án A 3.7 Dạng 7: Dạng tập nhận biết Để nhận biết kim loại ta dựa vào đặc điểm lý tính hóa tính để chọn thuốc thử phù hợp cho kim loại Từ dấu hiệu đặc trưng để nhận biết có mặt chất cần nhận biết Ví dụ: Có mẫu kim loại Ba, Mg, Fe, Al, Ag dùng dung dịch H2SO4 loãng nhận biết kim loại ? A Ba, Ag B.Cả chất C.Ba, Ag, Al D Ba, Ag, Fe Suy luận: Cho axit tác dụng với kim loại: - Kim loại vừa xuất khí vừa tạo kết tủa Ba - Khơng có tượng Ag - Kim loại xuất khí Mg, Fe, Al Cho Ba (vừa nhận biết) vào sản phẩm kim loại cịn lại - Mẫu thử có xuất kết tủa trắng Mg - Mẫu thử xuất kết tủa trắng xanh Fe - Mẫu thử xuất kết tủa tan Al Ta nhận biết kim loại  Đáp án B Kết luận Qua phân tích khảo sát phân loại dạng tập phần kim loại thường gặp đưa phương pháp giải cho dạng tập Bao gồm + Dạng tập xác định tên kim loại + Dạng tập kim loại tác dụng với axit + Dạng tập kim loại tác dụng với nước dung dịch kiềm + Dạng tập kim loại tác dụng với dung dịch muối + Dạng tập phản ứng nhiệt kim loại, + Dạng tập điện phân + Dạng tập nhận biết Trong trình giải em cần nắm vững kiến thức kết hợp nhiều phương pháp giải để đưa phương pháp nhanh cho kết xác nhất [1] [2] [3] [4] TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Xuân Trường, Rèn luyện kĩ giải tập Hóa học Trung học phổ thơng chun đề: Hóa học Kim loại, Nxb Đại học quốc gia Hà Nội Nguyễn Xuân Trường, Bài tập Hóa học trường phổ thơng, Nxb Sư phạm Nguyễn Trọng Thọ, Hóa vơ ( Phần 2- Kim loại), Nxb Giáo dục Lê Mậu Quyền, Bài tập Hóa vơ cơ, Nxb Khoa học kĩ thuật Hà Nội (Ngày nhận bài: 6/04/2018; ngày phản biện:27/04/2018; ngày nhận đăng: 07/06/2018) ... biết kim loại  Đáp án B Kết luận Qua phân tích khảo sát phân loại dạng tập phần kim loại thường gặp đưa phương pháp giải cho dạng tập Bao gồm + Dạng tập xác định tên kim loại + Dạng tập kim loại. .. nhiều phương pháp giải để đưa phương pháp nhanh cho kết xác nhất [1] [2] [3] [4] TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Xuân Trường, Rèn luyện kĩ giải tập Hóa học Trung học phổ thơng chun đề: Hóa học Kim loại, ... Đại học quốc gia Hà Nội Nguyễn Xuân Trường, Bài tập Hóa học trường phổ thơng, Nxb Sư phạm Nguyễn Trọng Thọ, Hóa vô ( Phần 2- Kim loại) , Nxb Giáo dục Lê Mậu Quyền, Bài tập Hóa vơ cơ, Nxb Khoa học