SKKN phân dạng và một số phương pháp giải bài tập oxit axit phản ứng với dung dịch kiềm

CHUN ĐỀ MƠN HĨA HỌC GV: Nguyễn Thị Thanh Huyền – Tổ trưởng Tên chuyên đề “Phân dạng số phương pháp giải tập oxit axit phản ứng với dung dịch kiềm” Giáo dục thời đại ngày với mục đích là: Học để biết (cốt lõi hiểu) Học để làm (trên sở hiểu) - Học để sống với (trên sở hiểu nhau)Học để làm người (trên sở hiểu thân) Mặt khác trước bùng nổ thông tin lão hoá nhanh kiến thức người muốn tồn phát triển phải học thường xuyên, học suốt đời Hoá học khoa học nghiên cứu chất biến đổi chúng Các chất tạo nên vật thể giới vô sinh hữu sinh, chúng tạo nên thể Hố học mơn khoa học quan trọng nhà trường phổ thơng Trong hóa học học sinh cần có phẩm chất cần thiết cẩn thận, kiên trì, trung thực, tỉ mỉ, xác, u chân lí khoa học, có ý thức trách nhiệm với thân, gia đình, xã hội hồ hợp với môi trường thiên nhiên, chuẩn bị cho học sinh lên vào sống lao động Trong thực tế dạy học, bồi dưỡng học sinh giỏi thấy rõ tập hóa học đóng vai trị quan trọng Trong dạng oxit axit phản ứng với dung dịch kiềm dạng tập tương đối khó song lại đề cập chương trình hóa học trung học sở Ngay phần lí thuyết, tập sách giáo khoa đơn giản, giới thiệu chung chủ yếu tập trung vào dạng tốn hóa học cho sẵn sản phẩm phản ứng, gặp toán yêu cầu em biện luận hay tính tốn dạng cho oxit axit tác dụng với dung dịch kiềm em thường lúng túng dễ mắc sai lầm Ngày việc đổi giảng lí thuyết áp dụng cách rộng rãi có hiệu Tuy nhiên việc đổi phương pháp bồi dưỡng kĩ làm tập cho học sinh nhiều hạn chế Mặt khác mơn hóa học tập hóa học nguồn cung cấp kiến thức mới, vận dụng kiến thức lí thuyết, giải thích tượng, giúp tính tốn đại lượng bản: khối lượng, thể tích, lượng chất,… Việc giải tập giúp học sinh củng cố kiến thức lí thuyết học vận dụng linh hoạt kiến thức vào làm Để giải tập địi hỏi học sinh khơng nắm vững tính chất hố học đơn chất hợp chất học, nắm vững công thức tính tốn, biết cách tính theo phương trình hóa học cơng thức hố học Đối với nhiều dạng tập học sinh khơng nắm chất phản ứng việc giải tốn học sinh gặp nhiều khó khăn thường giải sai dạng tập: Oxit axit phản ứng với dung dịch kiềm Hấp thụ CO (hoặc SO2) vào dung dịch chứa x mol KOH (hoặc NaOH) y mol Ca(OH)2 ( Ba(OH)2) Ta coi phản ứng xảy theo thứ tự: CO2 + Ca(OH)2→CaCO3 + H2O (1) Nếu Ca(OH)2 hết mà sục khí CO2vào thì: CO2 + NaOH → Na2CO3 + H2O (2) Nếu NaOH hết mà tiếp tục sục CO2 vào thì: CO2 +Na2CO3 + H2O→2NaHCO3(3) (2)+(3): CO2 + NaOH →NaHCO3(4) Nếu Na2CO3 hết mà sục thêm CO2 vào thì: CO2 +CaCO3 + H2O →Ca(HCO3 )2(5) (4)+(5):2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3 )2(6) Ví dụ 1: Hấp thụ hồn tồn 7,84lit khí CO2(đktc) vào dung dịch chứa 0,1mol NaOH 0,15 mol Ba(OH)2 Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch X m gam kết tủa a Tính m b Tính thể tích dung dịch NaOH 1M tối thiểu cần dùng để phản ứng hết với dung dịch X Giải: = = 0,35 mol Ta coi phản ứng xảy theo thứ tự CO2 + Ba(OH)2→ BaCO3 + H2O (1) 0,15 ← 0,15 →0,15 = 0,35 – 0,15= 0,2 mol dư CO2 + NaOH → Na2CO3 + H2O (2) 0,05← 0,1 → 0,05 = 0,2 – 0,05= 0,15 mol dư CO2 +Na2CO3 + H2O→2NaHCO3 (3) 0,05← 0,05 = 0,15 – 0,05= 0,1 mol dư CO2 +BaCO3 + H2O →Ba(HCO3 )2 (4) 0,1 →0,1 = 0,15 – 0,1= 0,05 mol a = 0,05 197 = 9,85 g b Trong dung dịch X 0,1 mol NaHCO3 0,1 mol Ba(HCO3)2 Nhỏ dung dịch NaOH vào X Ba(HCO3 )2+ 2NaOH → Na2CO3 + BaCO3 +2 H2O 0,1→ 0,2 NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O 0,1→0,1 ∑nNaOH= 0,2+ 0,1= 0,3 mol Thể tích dung dịch NaOH cần dùng: V ddNaOH= =0,3 lit Ví dụ 2: Hấp thụ hồn toàn 6,72 lit CO (đktc) vào 200ml dung địch hỗn hợp NaOH a mol/ l Ca(OH) b mol/l thu gam kết tủa dung dịch X chứa 21,12 g muối a Tính giá trị a b b Cho từ từ 200ml dung dịch HCl 1M vào dung dịch X thu V lit CO đktc Tính V c Cho từ từ dung dịch X vào 225ml dung dịch HCl 1M thu V lit CO2 đktc Tính V1 (Đề thi HSG tỉnh Hà Tĩnh năm 2016-1017) Giải: = = 0,3 mol nNaOH = 0,2a mol = ; = 0,2b mol = 0,08 mol Khi sục CO2 vào hỗn hợp NaOH Ca(OH)2 thứ tự phản ứng xảy ra: CO2 + Ca(OH)2→CaCO3 + H2O (1) CO2 + NaOH → Na2CO3 + H2O (2) CO2 +Na2CO3 + H2O→2NaHCO3 (3) (2)+(3): CO2 +NaOH →NaHCO3 CO2 +CaCO3 + H2O →Ca(HCO3 )2(4) (1)+(4): 2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3 )2  Trường hợp 1: Chỉ xảy (1) (2) Theo (1) (1)= = = 0,08 mol → (2) = 0,3- 0,08 = 0,22 mol → mmuối= = 0,22 106 = 23,3 g ≠ 21,12 g (không thõa mãn)  Trường hợp 2: Xảy (1)(2)(3) Theo (1) (1) == 0,08 mol → (2,3) = 0,3- 0,08 = 0,22 mol Gọi x,y số mol CO2 tham gia phản ứng (2)(3) x + y = 0,22 → x= 0,17 106(x-y) + 2y.84 = 21,12 y= 0,05 Theo (2,3) nNaOH = = 2x = 0,17 2= 0,34 mol→ 2a = 0,34→ a= 0,17 M = = 0,08 mol → 2b = 0,08 → b= 0,04 M  Trường hợp 3: Xảy phản ứng CO2 + Ca(OH)2→CaCO3 + H2O 0,2b ←0,2b → 0,2b CO2 +NaOH →NaHCO3 0,2a ←0,2a →0,2a CO2 + CaCO3 + H2O →Ca(HCO3 )2 (0,3-0,2a-0,2b)→(0,3-0,2a-0,2b)→(0,3-0,2a-0,2b) nkết tủa= 0,2b- (0,3-0,2a-0,2b) =0,08 → mmuối = 0,2a.84+ (0,3-0,2a-0,2b) 162= 21,12 b Cho nHCl = 0,2.1 = 0,2 mol vào dung dịch X chứa: 0,1 mol NaHCO3 (0,17-0,05) = 0,12 mol Na2CO3 Thứ tự phản ứng xảy ra: HCl + Na2CO3 → NaCl + NaHCO3 0,12← 0,12 →0,12 ∑= 0,12 + 0,1 = 0,22 mol nHCl = 0,2 – 0,12 = 0,08 mol HCl + NaHCO3→ NaCl + CO2 + H2O 0,08 → 0,08 = 0,08 22,4 = 1,792 (l) c nHCl = 0,225 mol Nhỏ từ từ X vào HCl Gọi m, n số mol NaHCO3 , Na2CO3 phản ứng HCl + NaHCO3→ NaCl + CO2 + H2O m← m →m 2HCl + Na2CO3→ 2NaCl + CO2 + H2O a = 5,5 b= - 1,8 (loại) 2n← n →n m+ n= 0,225 = = → m = 0,066 n =0,079 ∑ = m + n = 0,066 + 0,079 = 0,145 mol = 0,145 22,4 = 3,248 (l) Nhận xét: Gặp dạng tốn học sinh thường lúng túng việc tìm phương pháp giải biện luận, em thường có xu hướng viết sai trình tự phản ứng dẫn đến việc viết lại phản ứng hóa học.Đặc biệt học sinh lớp em chưa tiếp cận với cách viết phản ứng ion tốn lại thêm phức tạp Với trình tự phản ứng xảy kết hợp với học sinh hiểu rõ chất phản ứng khiến cho việc nhận dạng đề tìm kết dễ đàng nhiều lần.Đồng thời tránh cho em viết thêm phương trình khiến cho tốn rối rắm khó gải Hấp thụ oxit axit (CO2, SO2) vào dung dịch chứa NaOH (hoặc KOH) Na2CO3 ( K2CO3) Dạng tổng quát: Hấp thụ a mol CO 2(SO2) vào dung dịch chứa x mol NaOH(hoặc KOH) y mol Na2CO3( K2CO3) Tính khối lượng muối thu Trước tiên xảy phản ứng: CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O (1) Xảy trường hợp: + Trường hợp 1: CO2 hết, NaOH vừa đủ dư: tức a ≤2 x Số mol Na2CO3 = a + y (mol) mmuối = + Trường hợp 2: CO2 dư, NaOH hết: tức a > x Số mol Na2CO3 sau phản ứng (1): + y (mol) CO2 tiếp tục tham gia phản ứng: CO2 +Na2CO3 + H2O→2 NaHCO3 (2) Số mol CO2 còn: a – mol - Nếu a – < + y  a < x+ y Tạo muối: NaHCO3 2(a- ) mol Na2CO3 (x+ y - a) mol - Nếu a – ≥ + y  a ≥ x+ y Muối thu có NaHCO3 : x + 2y (mol) Ví dụ 1: Hấp thụ 5,6 lit khí CO (đktc) vào 200ml dung dịch chứa NaOH 1M Na2CO3 0,5M Tính khối lượng muối thu sau kết thúc phản ứng Giải: = 0,25 mol = nNaOH = 0,2 = 0,2 mol ; = 0,5 0,2 = 0,1 mol CO2 + NaOH → Na2CO3 + H2O 0,1← 0,2 → 0,1 ∑= 0,1 + 0,1 = 0,2 mol = 0,25 – 0,1 = 0,15 mol CO2 +Na2CO3 + H2O→2NaHCO3 0,15→0,15 →0,3 = 0,2 – 0,15 = 0,05 mol mmuối = 0,05 106 + 0,3 84 = 30,5 g Ví dụ 2: Hấp thụ hồn tồn 3,36 lit khí CO2 (đktc)vào 150ml dung dịch K2CO3 0,2 M KOH x mol/l, sau phản ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch Y Cho toàn Y tác dụng với dung dịch BaCl2 (dư) thu 17,73 gam kết tủa Tính giá trị x Giải: = = = 0,15 mol = 0,09 mol = 0,2 0,15 = 0,3 mol nKOH = 0,15x mol Khi cho CO2 phản ứng với dung dịch X có phản ứng xảy theo thứ tự: CO2 + KOH → K2CO3 + H2O (1) Nếu KOH hết mà tiếp tục sục CO2 vào thì: CO2 +K2CO3 + H2O→2KHCO3 (2) Dung dịch Y có chứa K2CO3 KHCO3 (nếu có) Y + BaCl2 K2CO3 + BaCl2 → BaCO3 + 2KCl (3) 0,09← 0,09 Theo bảo toàn nguyên tố C: ) + = + 0,15 + 0,03 = + 0,09 = 0,09 mol → Có phản ứng (2 ) xảy Khi (1) kết thúc := n KOH + (X) = 0,075x+0,03 Theo (2): (2) = (Y)= 0,045mol = 0,075x+ 0,03 – 0,045 = 0,09 → x = 1,4 M Ví dụ 3: Hỗn hợp khí X gồm CO2, CO N2, tỉ khối X so với H2 17,2 Cho m gam X phản ứng hoàn toàn với 100ml dung dịch Y chứa NaOH Na 2CO3, thu dung dịch Z Cho Z tác dụng với lượng dư dung dịch CaCl 2, sau kết thúc phản ứng thu gam kết tủa a Tính m? b Cho từ từ giọt đến hết 200ml dung dịch HCl M vào dung dịch Z, sinh V lit CO2 (đktc) Tính V? Giải: nNaOH= 0,1.1 = 0,1 mol =1,5 0,1 = 0,15 mol == 0,05 mol CO2 + NaOH → Na2CO3 + H2O (1) 0,05← 0,1 → 0,05 ∑= 0,15 + 0,05 = 0,2 mol> n kết tủa = 0,05 mol = 0,2 – 0,05 = 0,15 mol CO2 +Na2CO3 + H2O→2NaHCO3(2) 0,15← 0,15 →0,3 Na2CO3+ CaCl2→ CaCO3 + 2NaCl 0,05← 0,05 ∑ = n NaOH + (2) = 0,2 mol (3) Trong Z có: 0,3 mol NaHCO3 0,05 mol Na2CO3 a Gọi x,y số mol CO, N2 MX= 17,2 = 34,4 g→ = 34,4 → x+ y = 0,3 m = 28.(x+ y) + 0,2 44 = 28 0,3+ 0,2 44 = 17,2 g b nHCl = 0,2 = 0,2 mol Nhỏ từ từ giọt HCl vào Z Na2CO3 + HCl → NaHCO3 + NaCl 0,05 →0,05 →0.05 nHCl = 0,2 – 0,05 = 0,15 mol = 0,3 + 0,05 = 0,35 mol NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O 0,15 ←0,15 →0,15 = 0,15 22,4 = 3,36 lit Nhận xét: Khi tiếp xúc với dạng toán học sinh thường lúng túng xác định trình tự phản ứng Nhiều em viết phương tình tạo muối axit trước: CO2 + Na2CO3 + H2O→2 NaHCO3 Sau viết phương trình với bazơ: CO2 + NaOH → Na2CO3 + H2O Do CO2 dư em lại viết phương trình tạo muối axit khiến cho q trình tính tốn thêm phức tạp, lại thời gian viết lặp lặp lại phương trình Khi biết trình tự phản ứng, chất lí thuyết học sinh tránh tối đa sai lầm Cho hỗn hợp khí CO2, SO2 vào dung dịch NaOH KOH Đối với dạng toán gọi oxit chung cuả CO SO2 XO2 tồn tốn quay dạng tốn thứ Ví dụ : Có 8,96 lit đktc hỗn hợp khí gồm khí CO SO2, có tỉ khối so với hiđro 29,5 Hấp thụ hỗn hợp khí vào 400ml dung dịch NaOH 1M Kết thúc phản ứng thu dung dịch X Tính khối lượng chất tan có dung dịch X Giải : nhh khí = = 0,4 mol nNaOH = 0,4 mol Áp dụng hệ quy tắc đường chéo ta có : Mkhí = 29,5 = 59 g/mol → == = 0,1 mol = 0,3 mol Gọi XO2 oxit chung SO2 CO2 Ta có tỉ lệ T = = =1 Sản phẩm tạo muối axit vừa đủ Các phản ứng xảy : SO2 + NaOH → NaHSO3 0,3 → 0,3 CO2 + NaOH → NaHCO3 0,1 → 0,1 Khối lượng chất tan có dung dịch X gồm = 0,1 84 = 8,4 g = 0,3 104 = 31,2g Nhận xét : đưa dạng toán dạng số học sinh thường viết đầy đủ phản ứng em thường lúng túng xác định sản phẩm tính tốn đưa kết sai nhiều thời gian tính tốn để đưa kết Khi gọi cơng thức chung oxit tốn dạng đơn giản dễ dàng quay dạng số Bài toán nghịch cho sản phẩm hỏi chất tham gia phản ứng Hướng dẫn tổng quát: Cho x mol CO tác dụng với a mol Ca(OH) Ba(OH)2 (gọi chung (OH)2) tạo b mol kết tủa CaCO3 (BaCO3) Ta tìm x theo a,b + Nếu a= b → x =b + Nếu a > b → có trường hợp xảy - Trường hợp 1: Ca(OH)2 dư tức xảy phản ứng: CO2 + Ca(OH)2→CaCO3 + H2O → x=b - Trường hợp 2: Xảy phản ứng: CO2 + Ca(OH)2→CaCO3 + H2O 2CO2 +Ca(OH)2 → Ca(HCO3 )2 → x = 2a – b Lưu ý: Đối với trường hợp biết số mol kết tủa chưa cực đại áp dụng phương pháp khảo sát đồ thị hàm số đề giải Nếu < nkết tủa< tốn có nghiệm x1 x2 Với x1= nkết tủa = b; x2= 2a – b a x1 a x2 2a Ví dụ 1: Hấp thụ x mol CO2 vào dung dịch chứa 0,03 mol Ca(OH)2 thu g kết tủa.Tính giá trị x Giải: = = 0,02 mol < = 0,03 mol Xét trường hợp xảy ra: Trường hợp 1: Ca(OH)2 dư tức xảy phản ứng:  CO2 + Ca(OH)2→CaCO3 + H2O 0,02← 0,02 → x= 0,02 mol  Trường hợp 2: Ca(OH)2 vừa đủ Xảy phản ứng: CO2 + Ca(OH)2→CaCO3 + H2O 0,02← 0,02 2CO2 +Ca(OH)2 → Ca(HCO3 )2 0,02← phản ứng 0,01 = 0,02 + 0,02 = 0,04 mol ... nhiều dạng tập học sinh khơng nắm chất phản ứng việc giải tốn học sinh gặp nhiều khó khăn thường giải sai dạng tập: Oxit axit phản ứng với dung dịch kiềm Hấp thụ CO (hoặc SO2) vào dung dịch chứa... thuyết, tập sách giáo khoa đơn giản, giới thiệu chung chủ yếu tập trung vào dạng tốn hóa học cho sẵn sản phẩm phản ứng, gặp tốn u cầu em biện luận hay tính tốn dạng cho oxit axit tác dụng với dung dịch. .. ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch X m gam kết tủa a Tính m b Tính thể tích dung dịch NaOH 1M tối thiểu cần dùng để phản ứng hết với dung dịch X Giải: = = 0,35 mol Ta coi phản ứng xảy theo thứ tự