Dùng bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập để hình thành cách giải bài tập hóa học theo phương pháp bảo toàn khối lượng cho học sinh giỏi lớp 8

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA PHÒNG GD&ĐT THÀNH PHỐ THANH HÓA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM DÙNG BÀI TẬP TRONG SÁCH GIÁO KHOA VÀ SÁCH BÀI TẬP ĐỂ HÌNH THÀNH CÁCH GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC THEO PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG CHO HỌC SINH GIỎI LỚP Người thực hiện: Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THCS SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Hoá học THANH HÓA NĂM 2021 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1.1 Lí 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 lí luận của sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng của vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải quyết vấn đề 2.3.1 Phân dạng chi tiết các dạng bài tập có áp dụng định luật bảo toàn khối lượng 2.3.1.1 Bài tập tính khối lượng chất thứ n biết khối lượng của (n-1) chất phản ứng hóa học 2.3.1.2 Bài tập liên quan đến đĩa cân 2.3.1.3 Bài tập hoàn thành phương trình hóa học 2.3.1.4 Bài tập xác định công thức hóa học và tìm ngun tớ 2.3.1.5 Bài tập áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng có chất dư 2.3.1.6 Bài tập về kim loại (hoặc phi kim) phản ứng với oxi 2.3.1.7 Bài tập về phản ứng thế 2.3.1.8 Bài tập về phản ứng phân hủy 2.3.2 Biện pháp tổ chức thực hiện 2.4 Hiệu của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp và nhà trường KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị 1 1 2 4 4 6 7 15 16 17 19 19 20 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Dạy và học Hóa học các trường hiện được đổi mới để hoàn thành tốt các mục tiêu của giáo dục THCS Bên cạnh việc cung cấp cho học sinh các kiến thức nền tảng, vận dụng kĩ năng, nhà trường cũng cần quan tâm đến công tác bồi dưỡng học sinh giỏi (BDHSG), coi trọng việc hình thành và phát triển tiềm lực trí tuệ cho học sinh Trong quá trình giảng dạy, nhận thấy việc áp dụng định luật bảo toàn khối lượng (ĐLBTKL) không chỉ giúp giải nhiều bài toán hóa học với lời giải ngắn gọn mà còn là chìa khóa để giải nhiều bài toán hóa cách đơn giản, mà việc sử dụng các phương pháp khác không cho đáp số Hơn nữa, phương pháp này còn rất phù hợp với trình độ của học sinh lớp 8, vì các em chưa được tiếp cận với nhiều phương pháp giải toán hóa Bên cạnh đó, BDHSG nhận thấy nguyên tắc là phải dạy từ đến nâng cao, nếu bỏ qua bước nắm thật chắc kiến thức mà cho bài khó thì học sinh mới đầu gặp “mớ bòng bong”, không nhận và ghi nhớ được từng đơn vị kiến thức, kĩ Kết là không định hình được phương pháp từ đơn giản đến phức tạp, càng học càng hoang mang Với lí trên, tìm tòi, nghiên cứu, tham khảo tài liệu và áp dụng đề tài “Dùng bài tập sách giáo khoa và sách bài tập để hình thành cách giải bài tập hóa học theo phương pháp bảo toàn khối lượng cho học sinh giỏi lớp 8” vào việc nâng cao kiến thức, phát triển tư cho các em HSG Qua nhiều năm vận dụng đề tài, các thế hệ HSG tự tin và đạt kết cao các kì thi 1.2 Mục đích nghiên cứu Giúp cho học sinh biết vận dụng được kiến thức bài học định luật bảo toàn khối lượng hình thành phương pháp giải nhiều bài tập hóa học, từ đó hình thành sự hứng thú, say mê với môn học từ đó xác định cho mình kế hoạch học tập, phương pháp tự học, tự nghiên cứu, có tính độc lập cao tư nhận thức thúc đẩy học sinh học tập tiến … 1.3 Đối tượng nghiên cứu Bài tập sách giáo khoa và sách bài tập liên quan đến định luật bảo toàn khối lượng, hoạt động này diễn ngoài lớp 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý luận: Phương pháp khái quát hóa các nhận định độc lập - Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn  Phương pháp điều tra;  Phương pháp tổng kết kinh nghiệm giáo dục;  Phương pháp nghiên cứu các sản phẩm hoạt động;  Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia;  Phương pháp khảo nghiệm, thử nghiệm NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1.1 Định luật bảo toàn khối lượng Nội dung: Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các sản phẩm tạo thành Biểu thức: Phương trình phản ứng: A + B  C + D thì mA + mB = mC + mD 2.1.2 Hệ quả Hệ quả 1: Trong hệ phản ứng, tổng khối lượng của hệ được bảo toàn Với mt, ms lần lượt là tổng khối lượng của các chất trước phản ứng và tổng khối lượng của các chất sau phản ứng Thì dù phản ứng xảy vừa đủ hay có chất dư, hiệu suất có bằng thì: mt = ms Nếu sau phản ứng có chất kết tủa hoặc bay thì hệ vẫn không thay đổi, nhưng: mtrước= msau=mchất tan+m↓+m↑=> mdung dịch sau phản ứng = mcác chất ban đầu - m↓ - m↑ Hệ quả 2: Khi ion kim loại kết hợp với ion gốc phi kim oxi, nhóm - OH hay gốc axit để tạo hợp chất oxit, bazơ, muối thì ta có: mhợp chất = mion kim loại + mgốc phi kim Hệ quả 3: Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng của nguyên tố trước phản ứng bằng tổng khối lượng của nguyên tố đó sau phản ứng Từ đó suy số nguyên tử nguyên tố phản ứng hóa học được bảo toàn 2.1.3 Một số lưu ý về phương pháp bảo toàn khối lượng (BTKL) Điều quan trọng nhất áp dụng phương pháp này đó là việc phải xác định đúng lượng chất (khối lượng) tham gia phản ứng và tạo thành (có chú ý đến các chất kết tủa, bay hơi, đặc biệt là khối lượng dung dịch) Khi giải, hạn chế viết phương trình phản ứng mà thay vào đó nên viết sơ đồ phản ứng biểu diễn các biến đổi của các nguyên tố quan tâm Việc sử dụng phương pháp BTKL vào giải toán hóa có thể sử dụng để tính kết mà đề bài yêu cầu, hoặc tìm giá trị đại lượng nào đó phục vụ cho việc tìm đáp số đề bài yêu cầu Phương pháp BTKL có thể được dùng mình hoặc kết hợp với các phương pháp khác 2.1.4 Đánh giá phương pháp bảo toàn khối lượng Phương pháp BTKL cho phép giải nhanh được nhiều bài toán biết quan hệ về khối lượng của các chất trước và sau phản ứng; thường được sử dụng các bài toán nhiều chất Phương pháp BTKL có thể áp dụng cho nhiều dạng bài tập đặc biệt là dạng bài hỗn hợp nhiều chất và hình thức bài tập trắc nghiệm Đặc biệt, chưa biết rõ phản ứng xảy hoàn toàn hay không hoàn toàn thì việc sử dụng phương pháp này giúp đơn giản hóa bài toán 2.1.5 Các bước giải bài toán theo phương pháp bảo toàn khối lượng Thông thường áp dụng phương pháp BTKL, với đối tượng HSG thường làm theo các bước sau: Bước 1: Nhận biết dạng bài: Phương pháp (BTKL) thường được dùng bài toán có ẩn số nhiều số dữ kiện, Bước 2: Đưa hướng giải Bước 3: Cách giải chi tiết - Viết sơ đồ (hoặc phương trình phản ứng) Xác định chất tham gia, tạo thành - Viết công thức khối lượng dựa sơ đồ (hoặc phương trình) phản ứng - Xác định đại lượng cần tìm, đại lượng biết Dựa vào công thức khối lượng để tìm đại lượng chưa biết - Kết luận Bước 4: Nhận xét 2.2 THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG ĐỀ TÀI 2.2.1 Thực trạng Học sinh lớp mới bắt đầu làm quen với môn hóa học, kiến thức lí thuyết của các em chưa nhiều, bên cạnh đó các em cũng chưa được trang bị đầy đủ các phương pháp giải toán hóa học Thông thường giải các bài toán hóa học, các em thường làm theo phương pháp đại số là đặt ẩn Phương pháp này có nhược điểm: lời giải dài, bài toán không sâu vào chất hóa học mà thiên về tính toán toán học, với nhiều bài tập số bài có liên quan đến hỗn hợp, dùng phương pháp này không cho được kết số ẩn quá nhiều, dẫn đến tình trạng học sinh bị “rối” và cảm thấy ngại môn Hóa Bên cạnh đó dạy bồi dưỡng học sinh giỏi (HSG) môn hóa học lớp thấy có số khó khăn sau: - Việc tuyển chọn đội tuyển còn vướng mắc, học sinh học khá giỏi thường giỏi đều các môn, giáo viên chọn học sinh học môn này thì môn khác khó tìm đội tuyển HS học được hóa thì thường học được toán và thường các em chọn tham gia đội tuyển toán hoặc hai đội tuyển hóa và toán - Nhiều học sinh lớp thường có tư tưởng “sợ môn hóa”, vì môn mới và các kiến thức đại cương ban đầu thường trừu tượng, khó hiểu - Thời gian dành cho BDHSG khó bố trí, thường chỉ được 1buổi/tuần 2.2.2 Kết quả của thực trạng Qua khảo sát 10 em học sinh khối 8, năm học 2015 - 2016 với đề 90 phút, đó có câu sau: Câu 1: Khử hoàn toàn 48g hỗn hợp đồng (II oxit) và oxit sắt nhiệt độ cao cần dùng hết 19,04 lít khí H2 (đktc) Tính khối lượng hỗn hợp kim loại thu được Câu 2: Trên đĩa cân: đĩa để cốc đựng dung dịch HCl và đĩa còn lại để các cân cho cân vị trí thăng bằng Cho vào cốc đựng dung dịch HCl 25 gam CaCO Hỏi làm thế nào để sau phản ứng giữa CaCO3 và HCl xảy ra, cân vẫn vị trí thăng bằng? Biết phản ứng xảy hoàn toàn theo sơ đồ sau: CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2 + H2O Kết quả khảo sát sau Kết quả Sĩ Giỏi Khá Trung bình ́u kém Khới sớ Sớ lượng % Sớ lượng % Số lượng % Số lượng % 10 00 20 50 30 Khi khảo sát nhận thấy có số đặc điểm chung sau: - Nhiều em chưa hiểu bài, bối rối giải các bài tập hóa học - Phần lớn các em chưa làm xong bài hoặc giải sai, nhầm không được kết Nguyên nhân là do: - Học sinh chưa nắm chắc kiến thức bản, giải theo phương pháp truyền thống mất nhiều thời gian - Nắm tính chất còn lơ mơ, kỹ viết PTHH yếu nên học sinh mất nhiều thời gian phần viết PTHH Do đó chất lượng đại trà và đội tuyển học sinh giỏi cũng chưa được tốt Từ thực trạng trên, để nâng cao chất lượng học tập của học sinh, mạnh dạn áp dụng đề tài “Bồi dưỡng học sinh giỏi thông qua bài tập sách giáo khoa hóa học 8” Nhờ chất lượng học tập môn hóa học các năm học sau được nâng lên rõ rệt 2.3 GIẢI PHÁP THỰC HIỆN 2.3.1 Phân dạng chi tiết các dạng bài tập có áp dụng định luật bảo toàn khối lượng Các dạng bài tập thường gặp có áp dụng định luật bảo toàn khối lượng phù hợp với trình độ của học sinh lớp 2.3.1.1 Bài tập tính khối lượng chất thứ n biết khối lượng của (n - 1) chất phản ứng hóa học Bài 1: Tính khối lượng của bari clorua BaCl2 phản ứng với 14,2g natri sunfat Na2SO4 Biết khối lượng của các sản phẩm bari sunfat BaSO4 và natri clorua NaCl theo thứ tự là 23,3 g và 11,7 g Phản ứng xảy theo sơ đồ: bari clorua + natri sunfat  bari sunfat + natri clorua (Bài trang 54 SGKHH8) Nhận xét: phản ứng này có tất chất, đó biết khối lượng của chất, vì dễ dàng áp dụng phương pháp BTKL để tìm khối lượng chất còn lại Bài giải: Áp dụng ĐLBTKL ta có biểu thức khối lượng: mBaCl2  mNa2SO4 mBaSO4  mNaCl Khối lượng của bari clorua phản ứng: mBaCl mBaSO4  mNaCl  mNa2 SO4 23,3  11,7  14,2 20,8( g ) Nhận xét: Trên là dạng bài tập áp dụng phương pháp BTKL đơn giản nhất Các bài tập này thường dùng GV mới dạy về phương pháp BTKL, giúp HS nắm vững nội dung ĐLBTKL, làm sở cho việc giải các dạng toán phức tạp 2.3.1.2 Bài tập liên quan đến đĩa cân Bài 1: Biết rằng axit clohiđric có phản ứng với chất canxi cacbonat tạo chất canxi clorua, nước và khí cacbon đioxit Một cốc đựng dung dịch axit clohiđric (1) và cục đá vôi (2) (thành phần chính là chất canxi cacbonat) được đặt đĩa cân Trên đĩa cân thứ hai đặt cân (3) vừa đủ cho cân vị trí thăng bằng Bỏ cục đá vôi vào dung dịch axit clohiđric Sau một thời gian phản ứng, cân sẽ ở vị trí nào: A, B hay C? Giải thích A B C (Bài 15.2 SBTHH trang 20) Bài giải: Khi cho đá vôi vào axit clohiđric xảy phản ứng theo sơ đồ sau: Axit clohiđric + canxi cacbonat  canxi clorua + nước + cacbon đioxit Áp dụng ĐLBTKL ta có biểu thức khối lượng: mAxit clohiđric + mcanxi cacbonat = mcanxi clorua + mnước + mcacbon đioxit Sau thời gian phản ứng, cân vị trí B Vì phản ứng có lượng khí cacbon đioxit thoát nên khối lượng giảm Nhận xét: Từ bài tập trên, GV có thể thay đổi dữ liệu để HS làm quen với nhiều dạng bài áp dụng phương pháp BTKL từ đó phát triển khả tư của HS, kiểm tra khả phát hiện vấn đề của HS Thí dụ 1: Trên đĩa cân: đĩa để cốc đựng dung dịch HCl và đĩa còn lại để các cân cho cân vị trí thăng bằng Cho vào cốc đựng dung dịch HCl 25 gam CaCO3 Hỏi làm thế nào để sau phản ứng giữa CaCO với HCl xảy ra, cân vẫn vị trí thăng bằng? Biết phản ứng xảy hoàn toàn theo sơ đồ sau: CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2 + H2O Hướng dẫn: Để sau phản ứng cân vẫn vị trí thăng bằng, thì phải lấy (hoặc thêm vào) các cân có khối lượng bằng khối lượng giảm (hay tăng lên) đĩa cân đựng HCl Bài giải: Phản ứng: CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2 + H2O (1) 25 0,25(mol ) 100 Ta có: nCaCO  Từ (1) => nCO2 nCaCO3 0,25mol  mCO2 0,25.44 11( g ) Theo ĐLBTKL ta có: khối lượng đĩa cân đựng dung dịch HCl tăng sau phản ứng xảy hoàn toàn là: 25 - 11 = 14 (g) Vậy để cân thăng bằng phải thêm vào đĩa đựng cân cân có khối lượng 14 g Thí dụ 2: Người ta làm thí nghiệm sau: đặt 25 gam canxi cacbonat cùng với cốc đựng axit clohiđric lên đĩa cân bên trái, thêm các cân lên đĩa cân bên phải cho cân vị trí thăng bằng Cho toàn lượng canxi cacbonat vào cốc axit thấy chất khí bay Sau phản ứng kết thúc, phải lấy khỏi đĩa cân cân nặng 11 gam thì cân mới trở về vị trí thăng bằng Tổng khối lượng của các cân còn lại đĩa tương ứng với 32,25g Tính khối lượng axít tham gia phản ứng Giả thiết các chất phản ứng với vừa đủ Hướng dẫn: Khối lượng cân lấy bằng khối lượng khí sinh Bài giải: Theo đề bài, chất tham gia là canxi cacbonat và axit clohiđric Khối lượng canxi cacbonat là 25 gam Khối lượng sản phẩm là: 32,25 + 11 = 43,25 (g) Áp dụng ĐLBTKL ta có khối lượng axit phản ứng là: 43,25 - 25 = 18,25 (g) Bài 2: Hãy giải thích vì sao: a) Khi nung nóng cục đá vôi thì thấy khối lượng giảm đi? b) Khi nung nóng miếng đồng không khí (có khí oxi) thì thấy khối lượng tăng lên? (Bài 15.3 SBTHH8 trang 20) Bài giải:a) Khi nung nóng cục đá vôi thì có phản ứng hóa học xảy theo sơ đồ sau: Canxi cacbonat  canxi oxit + khí cacbon đioxit Áp dụng ĐLBTKL ta có biểu thức khối lượng: mcanxi cacbonat = mcanxi oxit + mkhí cacbon đioxit Do phản ứng tạo khí cacbon đioxit thoát nên khối lượng giảm b) Khi nung nóng miếng đồng không khí thì đồng hóa hợp với khí oxi tạo chất mới là đồng oxit theo sơ đồ: đồng + oxi  đồng (II) oxit Áp dụng ĐLBTKL ta có biểu thức khối lượng: mđồng + moxi = mđồng (II) oxit Dễ thấy mđồng (II) oxit > mđồng, đó khối lượng tăng lên Nhận xét: Từ bài toán gốc trên, ta có thể thay đổi dữ liệu để kiểm tra mức độ hiểu rõ chất bài toán của học sinh Thí dụ 1: Trên đĩa cân bên trái đặt cốc đựng cục đá vôi, đĩa cân bên phải đặt cốc đựng miếng đồng Cân vị trí thăng bằng Nung nóng hai cốc thời gian lại đặt lên hai đĩa cân Hỏi cân nghiêng về bên nào? Tại sao? Bài giải: Gọi m là khối lượng hai đĩa cân trước nung; m1, m2 lần lượt là khối lượng của đĩa cân bên trái và đĩa cân bên phải sau nung Khi nung nóng cục đá vôi thì có phản ứng hóa học xảy theo sơ đồ sau: Canxi cacbonat  canxi oxit + khí cacbon đioxit Áp dụng ĐLBTKL ta có biểu thức khối lượng: mcanxi cacbonat = mcanxi oxit + mkhí cacbon đioxit hay m = m1 + mkhí cacbon đioxit => m1 = m - mkhí cacbon đioxit (1) Khi nung nóng miếng đồng không khí thì đồng hóa hợp với khí oxi tạo chất mới là đồng oxit theo sơ đồ: đồng + oxi  đồng (II) oxit Áp dụng ĐLBTKL ta có biểu thức khối lượng: mđồng + moxi = mđồng (II) oxit hay m + moxi = m2 (2) Từ (1) và (2) ta thấy: m1 < m < m2 Vậy cân nghiêng về phía bên phải Nhận xét: Đối với các bài tập dạng này thì quan trọng nhất phải xác định được chất tham gia và sản phẩm tạo thành (lưu ý chất khí), rời xác định khối lượng của mỗi đĩa cân trước và sau phản ứng, từ đó đưa câu trả lời đề bài yêu cầu 2.3.1.3 Bài tập hoàn thành phương trình hóa học Từ hệ ta có: phản ứng hóa học, số nguyên tử nguyên tố trước phản ứng bằng số nguyên tử nguyên tố đó sau phản ứng Bài 1: Lập PTHH của phản ứng sau: P2O5 + H2O -> H3PO4 (trích bài SGKHH8 trang 57) Nhận xét: Trước hết ta làm chẵn số nguyên tử H bên trái: P2O5 + H2O -> 2H3PO4 Theo ĐLBTKL cân bằng nguyên tố H: P2O5 + 3H2O -> 2H3PO4 Nhận thấy nguyên tố O và P cũng được cân bằng Bài giải: P2O5 + 3H2O  2H3PO4 Bài 2: Hãy chọn hệ số và công thức hóa học thích hợp đặt vào chỗ có dấu hỏi các sơ đồ phản ứng sau để viết thành phương trình hóa học: Fe + ?AgNO3 -> ? + 2Ag (trích bài 16.7 SBTHH8 trang 22) Nhận xét: Nhận thấy bên phải Ag => điền số vào dấu hỏi bên trái Fe + 2AgNO3 -> ? + 2Ag Do có nguyên tố Fe và nhóm - NO3 chưa xuất hiện bên phải, mà bên trái có nhóm -NO3, nên theo ĐLBTKL hợp chất còn thiếu bên phải chứa 1Fe và nhóm –NO là Fe(NO3)2 Bài giải: Fe + 2AgNO3  Fe(NO3)2 + 2Ag Nhận xét: Với bài toán hoàn thành PTHH ta cần áp dụng hệ quả kết hợp với các biện pháp cân PTHH để giải 2.3.1.4 Bài tập xác định công thức hóa học và tìm ngun tớ Bài 1: Để đớt cháy mol chất X cần 6,5 mol O 2, thu được mol khí cacbonic và mol nước Xác định công thức phân tử của X (Bài 24.17 SBTHH8 trang 34) Bài giải: Cách 1: Gọi công thức phân tử (CTPT) của X là CxHyOz PTHH: CxHyOz + ((2x+y/2-z):2) O2  xCO2 + y/2 H2O mol ((2x+y/2-z):2)mol x mol y/2 mol 1mol 6,5 mol mol mol Theo PTHH ta có: x = 4; y/2 = 5 y = 10; ((2x+y/2-z):2) = 6,5  z = Vậy công thức phân tử của X là C4H10 Cách 2: Theo đề bài, ta có PTHH: X + 6,5 O2  CO2 + 5H2O Theo ĐLBTKL thì mol chất X phải có mol C, 10 mol H và không chứa oxi (vì vế phải và trái số mol nguyên tử oxi bằng nhau) Vậy CTPT của X là C4H10 Nhận xét: Dễ thấy, nếu HS giải theo cách mất rất nhiều thời gian cho việc cân PTHH và tính toán tìm z, chưa kể nhiều HS không cân được PTHH trên, từ đó dẫn đến không giải được bài toán Cách ngắn gọn, dễ hiểu và không cần phải tính toán nhiều thấy đáp số Đối với các bài toán tìm CTHH có liên quan đến phản ứng đốt cháy hợp chất, ta cần nhớ: nC(trong hợp chất ban đầu) = nC(trong khí cacbonic) = nkhí cacbouic; nH(trong hợp chất ban đầu) = nH(trong nước) = 2.nnước nS(trong hợp chất ban đầu) = nS(trong lưu huỳnh đioxit) = nlưu huỳnh đioxit nN(trong hợp chất ban đầu) = nN(trong khí nitơ) = 2.nkhí nitơ 2.3.1.5 Bài tập áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng có chất dư Bài 1: Đun nóng mạnh hỗn hợp gồm 28 gam bột sắt và 20 gam bột lưu huỳnh thu được 44 gam chất sắt (II) sunfua (FeS) màu xám Biết rằng, phản ứng hóa hợp xảy hết người ta lấy dư lưu huỳnh Tính khối lượng lưu huỳnh dư (Bài 15.4 SBTHH8 trang 20 ) Nhận xét: Căn cứ vào dữ kiện đề bài, áp dụng ĐLBTKL ta dễ dàng tính được khối lượng lưu huỳnh tham gia phản ứng, từ đó suy khối lượng lưu huỳnh dư Bài giải: Theo đề ta có sơ đồ phản ứng: Sắt + lưu huỳnh  sắt (II) sunfua => Biểu thức khối lượng của phản ứng: mFe + mS = mFeS Khối lượng lưu huỳnh phản ứng với sắt là: mS = mFeS - mFe = 44 - 28 = 16 (g) Khối lượng lưu huỳnh lấy dư bằng: 20 - 16 = (g) Nhận xét: - Bài toán nếu không áp dụng phương pháp BTKL ta phải biện luận chất dư, rời tính theo phương trình hóa học, cách làm đó rắc rối và dài cách giải nhiều - Từ bài toán trên, ta có thể rèn luyện cho HS cách kiểm tra tính thực tế của đề toán qua việc áp dụng phương pháp BTKL sau: Thí dụ 1: Để điều chế sắt (II) sunfua người ta nung nóng không khí 28 gam bột sắt và 20 gam lưu huỳnh Sau kết thúc phản ứng chỉ thu được 44 gam sắt (II) sunfua Điều đó có mâu thuẫn với ĐLBTKL không? tại sao? Biết rằng cứ gam sắt tác dụng hết với gam lưu huỳnh Nhận xét: Nếu msắt (II) sunfua = msắt + mlưu huỳnh thì bài toán đúng với ĐLBTKL, nếu msắt (II) sunfua ≠ msắt + mlưu huỳnh thì bài toán mâu thuẫn với ĐLBTKL Bài giải: Vì cứ gam sắt tác dụng hết với gam lưu huỳnh Suy 28 gam sắt tác dụng hết với (28.4:7 = 16) gam lưu huỳnh Tổng khối lượng chất tham gia = mFe + mSphảnứng =28+16=44(g) = khối lượng sản phẩm thu được Do đó kết không mâu thuẫn với định luật BTKL Lưu ý: Lượng S dư là 20 - 16 = gam không được tính vào lượng chất tham gia phản ứng Nhận xét: Với những chất phản ứng chỉ tính phần khối lượng đã phản ứng (hay biến đổi) Trường hợp lấy vào một chất dư thì phần khối lượng còn dư (khơng phản ứng) khơng tính 2.3.1.6 Bài tập về kim loại (hoặc phi kim) phản ứng với oxi Bài 1: Đốt cháy hết gam kim loại magie Mg không khí thu được 15 gam hợp chất magie oxit MgO Biết rằng, magie cháy là xảy phản ứng với khí oxi O không khí a) Viết công thức về khối lượng của phản ứng xảy b) Tính khối lượng của khí oxi phản ứng (Bài SGKHH8 trang 54) Bài giải: a) mMg  mO2 mMgO b) Khối lượng của khí oxi phản ứng: mO2 mMgO  mMg 15  6( g ) Nhận xét: - Bài toán có thể được giải cách tính sớ mol theo phương trình hóa học, nhiên cách giải sẽ dài nhiều - Từ bài toán ta thấy, nếu đớt cháy hỡn hợp kim loại khơng khí (hoặc khí oxi) thì ta cũng có: m hỡn hợp kim loại + mkhí oxi = mhỡn hợp oxit Từ đó ta có thể dễ dàng tính được đại lượng biểu thức biết đại lượng còn lại Ta cũng nhận thấy, khối lượng chất rắn tăng lên là khới lượng của oxi tham gia phản ứng Với những bài toán mà phản ứng xảy không hoàn toàn, chất rắn sau phản ứng gồm có cả kim loại (hoặc phi kim) dư và sản phẩm tạo thành thì việc đặt ẩn rất rắc rối, mất nhiều thời gian và nhiều không cho được kết quả Trong trường hợp đó, ta dùng phương pháp BTKL sẽ cho kết quả xác mợt cách ngắn gọn, đơn giản mchất tham gia + moxi = moxit (1) Cộng cả hai vế của (1) với mkim loại (hoặc phi kim) dư ta có: mchất tham gia + moxi + mkim loại (hoặc phi kim) dư = moxit +mkim loại (hoặc phi kim) dư hay: mchất rắn ban đầu + moxi = mchất rắn sau phản ứng - Với dạng bài đốt cháy hỗn hợp kim loại, HS có thể giải phương pháp đặt ẩn rồi giải hệ, nhiên nhược điểm của phương pháp này là: + Lời giải dài dòng Việc viết PTHH và giải hệ phương trình toán học sẽ mất nhiều thời gian, nhất là đối với HS lớp + Chỉ có thể dùng phương pháp đặt ẩn với hỗn hợp kim loại, vì thông thường đề chỉ cho dữ kiện Nếu hỗn hợp lớn kim loại HS sẽ lúng túng vì đặt ẩn cũng không thể giải hệ ( hệ phương trình mà có nhiều ẩn) Do đó theo việc áp dụng phương pháp BTKL (có thể kết hợp với phương pháp khác) có thể xem là tối ưu và phù hợp với trình độ HS lớp Thí dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp kim loại magie Mg và đồng Cu cần dùng 8g khí oxi O2 thu được 32 gam hỗn hợp oxit Tính m Bài giải: Cách 1: Gọi x, y lần lượt là số mol Mg và Cu m gam hỗn hợp Ta có phương trình hóa học: 2Mg + O2 t  2MgO (1) ; 2Cu + O2 t  2CuO (2) (mol) x x/2 x y y/2 y Theo đề ta có: nO  0,25(mol ) ; 32 Từ PTHH (1) (2) ta có: x y   x 0,2(mol )  nO2   0,25   2   moxit 40 x  80 y 32  y 0,3(mol ) Vậy m = mMg + mCu = 0,2.24 + 0,3.64 = 24 (g) Cách 2: Ta có sơ đồ phản ứng: hỗn hợp kim loại + oxi  hỗn hợp oxit Áp dụng ĐLBTKL ta có: mhỗn hợp kim loại + moxi = mhỗn hợp oxit => mhỗn hợp kim loại = mhỗn hợp oxit - moxi = 32 - = 24 (g) Nhận xét: Dễ thấy cách giải ngắn gọn và đơn giản cách giải Thí dụ 2: Khi cho 6,25 gam hỗn hợp Z gồm kim loại tác dụng hết với oxi thu được 8,47 gam hỗn hợp năm oxit Hãy tính khối lượng oxi cần cho phản ứng Bài giải: Ta có sơ đồ: Hỗn hợp kim loại (Z) + oxi  hỗn hợp oxit Áp dụng ĐLBTKL cho sơ đồ (1) ta có: mhỗn hợp kim loại (Z) + moxi = mhỗn hợp oxit => moxi = mhỗn hợp oxit - mhỗn hợp kim loại (Z) = 8,47 - 6,25 = 2,22 (g) Nhận xét: Chúng ta không cần viết phương trình phản ứng giữa kim loại và oxi để tạo thành oxit Nếu các HS xa đà vào việc viết phương trình phản ứng và đặt ẩn số mol các kim loại để tính toán thì không những không giải được mà còn tốn rất nhiều thời gian Thí dụ 3: Đốt cháy 2,988 gam hỗn hợp Fe, Al không khí Sau thời gian thu được 4,248 gam chất rắn Tính khối lượng oxi tham gia phản ứng Bài giải: Ta có công thức về khối lượng: mhỗn hợp kim loại + moxi = mchất rắn sau phản ứng Khối lượng oxi tham gia phản ứng: moxi = mchất rắn sau phản ứng - mhỗn hợp kim loại = 4,248 - 2,988 = 1,26 (g) Nhận xét: - Ở thí dụ trên, HS dễ mắc sai lầm sau: Xem toàn kim loại tham gia phản ứng => gọi x, y là số mol của Fe và Al PTHH: 3Fe + 2O2 t  Fe3O4 (1) xmol x mol 4Al + y mol 3O2 xmol t  2Al2O3 ymol ymol Ta có: mhỗn hợp kim loại = 56x + 27y = 2,988 (g) mchất rắn sau phản ứng = (2) (I) 1 232 x.232  y.102 4,248  x  51y 4,248 3 (II) Từ (I) và (II) => x ≈ 0,055; y = -3,354 => HS kết luận đề sai - Cách nhận biết dạng bài tập có phản ứng xảy không hoàn toàn: đề bài thường có một các cụm từ sau: Sau một thời gian, dừng phản ứng, ngừng đun, Bài 2: Cho m gam hỗn hợp kim loại Mg và Al có số mol bằng phản ứng hoàn toàn với lượng oxi dư Kết thúc phản ứng thu được hỗn hợp chất rắn có khối lượng tăng so với hỗn hợp ban đầu là gam Tính m Bài giải: Gọi x là số mol của kim loại Mg và Al Phương trình hóa học của phản ứng: Mg + O2 2MgO (1) t  x mol 0,5x mol 4Al + 3O2 Al2O3 (2) t  x mol 0,75x mol Khối lượng chất rắn tăng = khối lượng oxi tham gia phản ứng = gam Theo PTHH (1), (2) và đề bài, ta có: 0 0,5 x  0,75 x  0,0625 (mol )  x 0,05(mol )  m 0,05(24  27) 2,55( g ) 32 Nhận xét: Để giải bài toán trên, kết hợp phương pháp BTKL và phương pháp đặt ẩn để tính toán Nếu sử dụng mình phương pháp đặt ẩn mà không áp dụng phương pháp BTKL để rút khối lượng chất rắn tăng = khối lượng oxi phản ứng thì bài toán không giải được 2.3.1.7 Bài tập về phản ứng thế 2.3.1.7.1 Bài tập kim loại tác dụng với axit Phương pháp chung: Chỉ có các kim loại đứng trước H2 mới tác dụng với axit Sơ đồ phản ứng: kim loại + axit  muối + khí Ta có: mkim loại + maxit = mmuối + mkhí Khối lượng dung dịch thay đổi = mkim loại - mkhí mmuối = mkim loại + m gốc axit Khối lượng gốc axit tạo muối thường được tính theo số mol khí thoát ra: - Với axit HCl và H2SO4 loãng 2HCl ↔ H2 => n(  Cl ) 2nH H2SO4 ↔ H2 => n( SO ) nH Bài 1: a) Viết công thức về khối lượng cho phản ứng giữa kim loại kẽm và axit clohiđric tạo chất kẽm clorua ZnCl2 và khí hiđro b) Cho biết khối lượng của kẽm và axit clohiđric phản ứng là 6,5 gam và 7,3 gam, khối lượng của chất kẽm clorua là 13,6 g Hãy tính khối lượng của khí hiđro bay lên (Bài 15.1 SBTHH8 trang 20) Bài giải:a) mZn  mHCl mZnCl  mH ; b) mH 6,5  7,3  13,6 0,2( g ) Nhận xét: Với trường hợp có nhiều kim loại phản ứng, ta không cần để ý nhiều đến số lượng kim loại đó là kim loại gì, ta vẫn áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng tương tự bài toán Ta có một số trường hợp sau: Thí dụ 1: Cho 29,6 gam hỗn hợp Al, Fe, Zn tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl có chứa 51,1 gam HCl, thu được 1,4 gam H2 và hỗn hợp muối AlCl3, FeCl2, ZnCl2 Tính khối lượng hỗn hợp muối thu được Bài giải: sơ đồ phản ứng: Hỗn hợp kim loại +axit clohiđric  hỗn hợp muối + khí hiđro Áp dụng định luật BTKL ta có: m( Al  Fe  Zn )  mHCl m( AlCl  FeCl  ZnCl )  mH 2 2  m( AlCl3  FeCl  ZnCl ) m( Al  Fe  Zn )  mHCl  mH 29,6  51,1  1,4 79,3( g ) Thí dụ 2: Hòa tan hoàn toàn 8,4g hỗn hợp X gồm kim loại vào dung dịch HCl dư, phản ứng xảy theo sơ đồ: Hỗn hợp X + axit clohiđric  hỗn hợp muối clorua + khí hiđro Thu toàn lượng khí H2 thoát Dung dịch sau phản ứng nặng dung dịch ban đầu 8,1g a) Tính khối lượng khí H2 thu được b) Tính khối lượng HCl tham gia phản ứng Nhận xét: Khối lượng dung dịch tăng lên chính bằng khối lượng kim loại thêm vào trừ khối lượng hiđro  mH  mHCl Bài giải: a) Khối lượng khí hiđro thu được là: 8,4 - 8,1 = 0,3 (g) b) Trong 36,5 gam HCl có gam H a gam HCl có 0,3 gam H 10 0,3.36,3 10,95( g ) Thí dụ 3: Hòa tan hoàn toàn gam hỗn hợp kim loại A hóa trị II và kim loại B hóa trị III bằng lượng axit clohiđric vừa đủ, thấy thoát 3,808 lít khí đktc a) Lập PTHH của các phản ứng b) Tính khối lượng của muối thu được Nhận xét: Từ VH  nH  mH  nHCl 2nH  mHCl  mm Bài giải: a) Phương trình hóa học A + 2HCl  ACl2 + H2 (1) 2B + 6HCl  2BCl3 + 3H2 (2) 3,808 0,17(mol )  mH 0,17.2 0,34( g ) b) Ta có: nH  22,4 Từ (1) và (2)  nHCl 2nH 2.0,17 0,34(mol)  mHCl 0,34.36,5 12,41( g ) Áp dụng định luật BTKL cho phản ứng (1) và (2) ta có: mhỗn hợp (A+B) + mHCl = mhỗn hợp muối + mhiđro => mhỗn hợp muối = mhỗn hợp (A+B) + mHCl - mhiđro = + 12,41 - 0,34 = 16,07 (g) Thí dụ 4: Cho của hỗn hợp A gồm kẽm và sắt phản ứng hoàn toàn với axit clohiđric thu được dung dịch B Cô cạn dung dịch B thu được chất rắn C có khối lượng nhiều A là 24,85 gam Hãy tính khối lượng của khí hiđro bay lên Nhận xét: Khi cho hỗn hợp A tác dụng với axit tạo thành dung dịch B chứa muối clorua tan, chất rắn C là muối clorua mtăng lên = m(-Cl) => mHCl => mhiđro Bài giải: Ta có sơ đồ phản ứng: kim loại + axit clohiđric  muối + khí hiđro Nhận thấy: mkim loại + m(-Cl) = mmuối => m(-Cl) = 24,85 gam Trong 36,5 g HCl có 35,5 gam Cl => Trong x g HCl có 24,85 gam Cl Khối lượng HCl tham gia phản ứng bằng: => Khối lượng HCl tham gia phản ứng là: a  mHCl  24,85.36,5 25,55 0,7  25,55( g ) � nHCl   0,7(mol ); nH  nHCl   0,35(mol ) 35,5 36,5 2 Khối lượng khí hiđro bay lên bằng: mH 0,35.2 0,7( g ) Thí dụ 5: Cho 1,04 gam hỗn hợp hai kim loại tan hoàn toàn dung dịch H 2SO4 loãng dư thoát 0,672 lít khí H2 (đktc) Tính khối lượng hỗn hợp muối sunfat khan thu được Bài giải: Ta có sơ đồ phản ứng:2 kim loại + H2SO4  hỗn hợp muối sunfat + H2 0,672 0,03(mol ) 22,4 Nhận thấy: mmuối sunfat = mkim loại + m( SO4 ) = 1,04 + 0,03.96 = 3,92 (g) nH SO4 n( SO4 ) nH  Nhận xét: Nếu HS phát hiện được vấn đề của bài toán bài toán trở nên đơn giản Nhưng nếu HS cứ áp dụng máy móc phương pháp giải truyền thống là đặt ẩn, giải hệ đưa đến một hệ phương trình nhiều ẩn sớ sớ phương trình bài toán trở nên phức tạp Các dạng bài tập này có thể sử dụng để rèn luyện lực tư duy, phát hiện vấn đề của HS Thí dụ 6: Hòa tan hoàn toàn 1,36 gam hỗn hợp Mg và Fe vào dung dịch chứa 9,8g H2SO4 lấy dư thu được dung dịch Y và 0,672 lít khí H2 (đktc) Tính khối lượng chất tan dung dịch Y 11 Nhận xét: Bài toán này cho dư H 2SO4, vì tính toán ta không nên dựa vào đại lượng này Dung dịch Y gồm có hỗn hợp muối tan và H2SO4 dư Từ VH  nH  nH 2SO4 pu  mH SO4 pu  mH 2SO4 (Y ) mH , mH 2SO4 pu , mKL  mm Bài này ta có thể làm theo phương pháp đặt ẩn theo các bước: - Gọi ẩn của của Mg, Fe => Viết PTHH => Tính số mol H2 - Dựa vào phương trình khối lượng kim loại và hiđro để giải hệ tìm số mol của Mg, Fe - Tính số mol H2SO4 tham gia từng phản ứng => số mol H2SO4 dư - Tính khối lượng muối tạo thành từng phản ứng => khối lượng hỗn hợp muối => khối lượng chất tan Y Cách làm này dài và phức tạp cách áp dụng phương pháp BTKL Bài giải: Ta có PTHH: Mg + H2SO4  MgSO4 + H2 (1) Fe + H2SO4  FeSO4 + H2 (2) Theo đề ta có: nH  0,672 0,03(mol ) 22,4 Theo PTHH (1), (2) ta thấy: Số mol H2SO4 phản ứng bằng: nH 2SO4 nH 0,03(mol ) Khối lượng H2SO4 tham gia phản ứng bằng: mH 2SO4 0,03.98 2,94( g ) Khối lượng H2SO4 dư bằng: mH SO4 9,8  2,94 6,86( g ) Áp dụng ĐLBTKL cho PTHH (1), (2) ta có: mhỗn hợp muối = mkim loại + maxit - mhiđro = 1,36 + 2,94 - 0,03.2 = 4,24 (g) Vậy khối lượng chất tan dung dịch Y bằng: mchất tan Y = maxit dư + mmuối tan = 6,86 + 4,24 = 11,1 (g) Nhận xét: Với trường hợp cho nhiều kim loại vào dung dịch axit, đó có kim loại không tác dụng, trước áp dụng định luật BTKL ta cần trừ khối lượng chất rắn (kim loại) không tan; trường hợp axit hoặc kim loại dư ta phải trừ lượng chất dư Thí dụ 7: Hòa tan hoàn toàn 10,14 gam hỗn hợp gồm Cu, Mg, Al bằng lượng vừa đủ dung dịch HCl thu được 7,84 lít khí A (đktc); 1,54 gam chất rắn B và dung dịch C Cô cạn dung dịch C thu được m gam muối Tính m Nhận xét: Nhận thấy kim loại Cu không tác dụng với axit HCl, vì chất rắn B là Cu Bài giải: Cu không phản ứng: mCu = 1,54 g nH  7.84 0,35(mol )  nHCl 2nH 2.0,35 0,7(mol ) 22,4 Áp dụng định luật BTKL: m(Mg+Al) + mHCl = mmuối (trong C) + mhiđro m = m(Mg+Al) + mHCl - mhiđro = (10,14 - 1,54) + 0,7.36,5 - 0,35.2 = 33,45 (g) 2.3.1.7.2 Bài tập tác dụng với nước Phương pháp chung: Chỉ có các kim loại đứng trước magiê K, Na, Li, Ba, Ca, mới tác dụng với nước theo sơ đồ phản ứng: Kim loại + nước  dung dịch bazơ + khí hiđro Ta có: nOH  2nH Nếu kim loại hóa trị I: nkim loại = nOH ; Nếu kim loại hóa trị II: nkim loại = nH Lưu ý: Cùng lượng kim loại, tác dụng hết với dung dịch H2SO4 loãng, HCl và nước đều giải phóng lượng H2   12 Từ bài 36.6 SBTHH8 trang 49, có bài tập để khắc sâu và nâng cao về dạng bài tập kim loại tác dụng với nước sau: Bài 1: Cho 8,5g hỗn hợp X chứa kim loại Na và K tác dụng với nước thu được 0,3g H2 a) Tính khối lượng hỗn hợp bazơ tạo thành b) Cho hỗn hợp phản ứng hoàn toàn với dung dịch axit clohiđric Tính khối lượng axit dùng Bài giải:a) Ta có sơ đồ phản ứng: hỗn hợp X + H2O  hỗn hợp bazơ + H2 Theo PTHH ta có: nH O  nH  2 0,3  0,15( mol ) � mH 2O  0,15.18  2,7( g ) Áp dụng ĐLBTKL ta có: mhỗn hợp bazơ = mX + mnước - mhiđro = 8,5 + 2,7 - 0,3 = 10,9 (g) b) Theo ĐLBTKL số mol H2 sinh hỗn hợp X tác dụng với nước hay với HCl là nên ta có: nHCl  2nH  2.0,15  0,3( mol ) � mHCl  0,3.36,5  10,95( g ) Nhận xét: Bài toán có thể giải phương pháp đặt ẩn, giải hệ cách làm dài dịng và rắc rới nhiều Nếu bỏ dữ kiện về khối lượng X và bỏ câu a, vẫn tính được khối lượng HCl phản ứng trên, làm theo cách khác không thể được đáp số 2.3.1.7.3 Bài tập oxit tác dụng với CO hoặc H2 Phương pháp chung: Chỉ có oxit của kim loại đứng sau kẽm mới bị khử CO hoặc H2 yCO + MxOy t  xM + yCO2 yH2 + MxOy t  xM + yH2O Với hỗn hợp nhiều oxit kim loại, ta dùng sơ đồ phản ứng: oxit kim loại + CO t  kim loại + CO2 oxit kim loại + H2 t  kim loại + H2O Ta có: moxit kim loại + mCO/mhiđro = mkim loại + mkhí cacbonic/mhơi nước Khối lượng chất rắn giảm = mO = moxit kim loại - mkim loại Theo PTHH: nCO  nCO  nO ; nH  nH O  nO Riêng với oxit sắt khá phức tạp: Vd: 3Fe2O3 + CO t  2Fe3O4 + CO2 ; Fe3O4 + CO t  3FeO + CO2 Fe2O3 + CO t  2FeO + CO2; Fe3O4 + 4CO t  3Fe + 4CO2 Fe2O3 + 3CO t  2Fe + 3CO2; FeO + CO t  Fe + CO2 Bài 1: Khử 48 g đồng (II) oxit bằng khí hiđro Hãy: a) Tính số gam đồng kim loại thu được b) Tính thể tích khí H2 (đktc) cần dùng (Bài SGK HH8 trang 109) Nhận xét: là dạng bài toán đơn giản tính theo PTHH, giúp HS làm quen với phản ứng khử oxit kim loại bằng khí CO hoặc H2 0 0 2 0 0 Bài giải: nCuO  48 0,6(mol ) 80 PTHH: CuO + H2 + H2O t  Cu (mol) 0,6 0,6 0,6 VH 0,6.22,4 13,44(l ) a) mCu = 0,6.64 = 38,4 (g); b) Nhận xét: Từ bài toán bản trên, với bài toán cho hỗn hợp nhiều oxit, ta có đại lượng (moxit kim loại, mCO/mhiđro, mkim loại, mkhí cacbonic/mhơi nước), đó ta có thể tính được mợt đại lượng biết các đại lượng còn lại, không cần quan tâm đến số lượng oxit 13 Thí dụ 1: Khử 24 g hỗn hợp CuO, Fe3O4 cần dùng hết 6,72 lít khí hiđro Hãy tính khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng 6,72 Bài giải: Ta có nH  22,4 0,3(mol ) => nH O nH 0,3mol Áp dụng ĐLBTKL ta có: mkhí hiđro + moxit kim loại = mchất rắn + mnước => mchất rắn = mkhí hiđro + moxit kim loại - mnước = 0,3.2 + 24 + 0,3.18 = 19,2 (g) Nhận xét: Với những bài toán có phản ứng xảy không hoàn toàn, tính toán ta cần chú ý tính theo lượng H2 (hoặc CO) Ta có: nCO nCO ; nH nH O mchất rắn ban đầu + mhiđro = mchất rắn sau phản ứng + mnước mchất rắn ban đầu + mCO = mchất rắn sau phản ứng + mcacbon đioxit Thí dụ 2: Nung m gam hỗn hợp rắn gồm Fe2O3 và CuO với lượng CO (thiếu) sau phản ứng thu được hỗn hợp rắn B có khối lượng 28,8 gam; 15,68 lít khí CO2 (đktc) Xác định m Bài giải: PTHH: Fe2O3 + 3CO t  2Fe + 3CO2 (1) CuO + CO t  Cu + CO2 (2) 2 2 2 0 15,68 Ta có: nCO  22,4 0,7(mol )  nCO nCO 0,7mol Áp dụng ĐLBTKL cho phản ứng (1), (2) ta có: 2 mFe2O3 CuO  mCO mB  mCO2  mFe2O3 CuO mB  mCO2  mCO 28,8  0,7.44  0,7.28 40( g ) Nhận xét: Nếu đề bài không yêu cầu thì không cần viết PTHH Nếu HS giải bài toán theo phương pháp đặt ẩn và tính theo PTHH thì sẽ đưa bài toán đến bế tắc, vì không có dữ liệu nào cho biết hỗn hợp oxit bị khử hoàn toàn hay không, sau phản ứng hỗn hợp oxit còn hay hết Nhưng nếu lí ḷn theo ĐLBTKL, hỡn hợp oxit còn hay hết khơng quan trọng với việc tính toán; đó giải quyết bài toán một cách nhanh chóng Thí dụ 3: Cho luồng khí CO qua m gam Fe2O3 đun nóng, thu được 39,2 gam hỗn hợp gồm chất rắn đồng thời có hỗn hợp khí thoát Cho hỗn hợp khí này hấp thụ vào dung dịch nước vôi dư, thấy khối lượng bình tăng lên 24,2 gam Tính m Nhận xét: Khi cho Fe2O3 tác dụng với CO xảy phản ứng hóa học sau: 3Fe2O3 + CO t  2Fe3O4 + CO2 Fe2O3 + CO t  2FeO + CO2 Fe2O3 + 3CO t  2Fe + 3CO2 Căn cứ vào dữ kiện của đề toán thì xác định được số mol Fe2O3 tham gia từng phản ứng => không xác định được thành phần định lượng của các chất rắn sau phản ứng Vì chỉ giải được bài toán bằng phương pháp BTKL Bài giải: Khối lượng tăng lên bình đựng nước vôi là CO2 0 => nCO nCO2  24,2 0,55(mol ) 44 Áp dụng ĐLBTKL ta có: m + mCO = m4 chất rắn + mCO => m = m4 chất rắn + mCO - mCO = 39,2 + 24,2 - 0,55.28 = 48 (g) 2 14 Bài 2: Dẫn luồng khí H2 dư qua 16 gam hỗn hợp hai oxit CuO và Fe2O3 nung nóng Sau phản ứng để nguội, cân lại thấy khối lượng hỗn hợp giảm 25% Tính phần trăm khối lượng của oxit hỗn hợp đầu (Bài 32.7 SBTHH8) Nhận xét: Khối lượng chất rắn giảm chính là khối lượng O => nO Từ đó đặt ẩn => hệ phương trình đại số Bài giải: Gọi x, y lần lượt là số mol CuO và Fe2O3 Ta có PTHH: H2 + CuO t  Cu + H2O (1) (mol) x x x t 3H2 + Fe2O3   2Fe + 3H2O (2) (mol) 3y y 2y Theo đề ta có: 80x + 160 y = 16 (I) Khối lượng chất rắn giảm chính là khối lượng nguyên tử oxi => mO = 16.25% = (g) => nO = : 16 = 0,25 (mol) Theo PTHH (1), (2) ta có: nO = x + 3y =0,25 (II) Từ (I) và (II) => x = 0,1; y = 0,05 0,1.80 100% 50%;% mFe O 100%  50% 50% => %mCuO  16 Nhận xét: Với bài toán trên, nếu đề bài yêu cầu tính khối lượng nước tạo thành thì ta có thể áp dụng phương pháp BTKL sau: Thí dụ 1: Dẫn luồng khí H2 dư qua 16 gam hỗn hợp hai oxit CuO và Fe 2O3 nung nóng Sau phản ứng để nguội, cân lại thấy khối lượng hỗn hợp giảm 25% Tính khối lượng nước tạo thành Bài giải: Khối lượng chất rắn giảm chính là khối lượng nguyên tử oxi => mO = 16.25% = (g) => nO = : 16 = 0,25 (mol) => nH 2O nO 0,25mol  mH 2O 0,25.18 4,5( g ) Nhận xét: Với bài toán trên, nếu đề bài chỉ cho khối lượng chất rắn giảm mà yêu cầu tính lượng nước tạo thành, thì ta chỉ có thể dùng phương pháp BTKL để giải, lời giải hoàn toàn thí dụ Thí dụ 2: Dẫn luồng khí H2 dư qua hỗn hợp hai oxit CuO và Fe 2O3 nung nóng Sau phản ứng để nguội, cân lại thấy khối lượng hỗn hợp giảm gam Tính khối lượng nước tạo thành Bài giải: Khối lượng chất rắn giảm chính là khối lượng nguyên tử oxi => mO = g => nO = : 16 = 0,25 (mol) => nH 2O nO 0,25mol  mH 2O 0,25.18 4,5( g ) Nhận xét: Nếu đề bài cho hỗn hợp nhiều kim loại thì chúng ta dùng phương pháp đặt ẩn mà chỉ có thể giải bằng phương pháp BTKL Thí dụ 3: Dẫn luồng khí H2 dư qua 20 gam hỗn hợp các oxit MgO, CuO, FeO và Fe2O3 nung nóng Sau phản ứng để nguội, cân lại thấy khối lượng hỗn hợp giảm 25% Tính khối lượng nước tạo thành Bài giải: Khối lượng chất rắn giảm chính là khối lượng nguyên tử oxi => mO = 20.25% = (g) => nO = : 16 = 0,3125 (mol) => nH O nO 0,3125mol  mH O 0,3125.18 5,625( g ) 0 15 Nhận xét: Với dạng bài khử hỗn hợp oxit kim loại CO/H 2, yêu cầu tính khới lượng cacbonic (hay nước) tạo thành, ta không cần quan tâm đến số lượng oxit, giải toán ta chỉ cần xác định đúng khối lượng chất rắn giảm hay m O, từ đó suy khối lượng nước 2.3.1.8 Bài tập về phản ứng phân hủy Bài 1: Canxi cacbonat (CaCO3) là thành phần chính của đá vôi Khi nung đá vôi xảy phản ứng hóa học sau: Canxi cacbonat  Canxi oxit + Cacbon đioxit Biết rằng nung 280 kg đá vôi tạo 140 kg canxi oxit CaO (vôi sống) và 110 kg khí cacbon đioxit CO2 a) Viết công thức về khối lượng của các chất phản ứng b) Tính tỉ lệ phần trăm về khối lượng canxi cacbonat chứa đá vôi Bài giải: a) mCaCO mCaO  mCO (Bài trang 61 SGK HH8) b) Khối lượng canxi cacbonat phản ứng: mCaCO 140  110 250(kg ) Tỉ lệ phần trăm về khối lượng canxi cacbonat chứa đá vôi: 3 %mCaCO3  250 100% 89,3% 280 Nhận xét: Trường hợp đem nung nóng hỗn hợp nhiều chất, đó có chất không bị phân hủy ta vẫn tính bài tập Chất không tham gia phản ứng cũng giống tạp chất, không ảnh hưởng đến việc tính toán Thí dụ 1: Nhiệt phân hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CaCO và Na2CO3 thu được 11,6 g chất rắn và 2,24 lít khí (đktc) Tính m và hàm lượng của CaCO3 có hỗn hợp X Biết rằng chỉ có CaCO3 bị nhiệt phân Bài giải: Ta có phương trình phản ứng: CaCO3 t  CaO + CO2; o nCaCO3 nCO2  2,24 0,1( mol ) 22,4 Áp dụng ĐLBTKL ta có: mX = mchất rắn + mCO =11,6 + 0,1.44 = 16 (g) %mCaCO3 0,1.100  100% 62,5% 16 Bài 2: Đun nóng 15,8 g kali pemanganat (thuốc tím) KMnO4 ống nghiệm điều chế khí oxi Biết rằng, chất rắn còn lại ống nghiệm có khối lượng 12,6g; khối lượng khí oxi thu được là 2,8g Tính hiệu suất của phản ứng phân hủy (bài 15.6 SBTHH trang 21) Bài giải: Theo ĐLBTKL thì khối lượng khí oxi thu được phải là: mO mKMnO - mchất rắn còn lại = 15,8 - 12,6 = 3,2 (g) 2,8 Hiệu suất của phản ứng phân hủy bằng: H  3,2 100% 87,5% Bài 3: Còn có thể điều chế khí oxi bằng cách đun nóng kali clorat KClO3 (chất rắn màu trắng) Khi đun nóng 24,5 g KClO3, chất rắn còn lại ống nghiệm có khối lượng là 13,45g Tính khối lượng khí oxi thu được, biết hiệu suất của phản ứng phân hủy là 80% (bài 15.6 SBTHH trang 21) Bài giải: Tương tự bài 2, ta có khối lượng khí oxi thu được phải là: mO2 24,5  13,45 11,05( g ) 11,05.80 8,84( g ) 100 Thực tế khối lượng khí oxi thu được chỉ bằng: mO  16 Nhận xét: Các bài tập về phản ứng phân hủy thường không xảy hoàn toàn, chất tham gia phản ứng hay lẫn tạp chất Nếu giải dạng bài tập này theo phương pháp trùn thớng (đặt ẩn, tính theo PTHH) sẽ rất khó xác định lượng chất đã tham gia phản ứng, phải đặt ẩn, giải hệ rất mất thời gian, mà nhiều không tìm được kết quả Vì vậy gặp dạng bài tập phân hủy thì nên nghĩ đến phương pháp BTKL, nhất là bài toán cho hỗn hợp nhiều chất Lưu ý: khối lượng chất rắn giảm = khối lượng chất khí tạo thành 2.3.2 Biện pháp tở chức thực 2.3.2.1 Đối với giáo viên Đầu tiên tiến hành tìm hiểu đề tài: đọc tài liệu, tham khảo kinh nghiệm của đồng nghiệp Sau đó kết hợp các kiến thức mới thu thập với các kinh nghiệm đúc rút được của thân để đưa các giải pháp cho đề tài Tiếp theo, bắt đầu đưa các giải pháp vào thực tế giảng dạy: - Bước 1: Khi thực hiện đề tài vào giảng dạy, trước hết hướng dẫn học sinh sở của phương pháp bảo toàn khối lượng, từ đó rút các hệ quả, nhận xét - Bước 2: Tổ chức giải bài tập mẫu để rút hướng giải chung cho các bài tập áp dụng phương pháp BTKL, Tổng hợp các dạng bài tập thường gặp: với dạng đưa ví dụ, hướng dẫn học sinh giải chi tiết có nhận xét, khắc sâu từ đó tóm lược nội dung của phương pháp và chú ý áp dụng, giúp học sinh nhận dạng bài tập tài liệu: SGK, SBT, Sách tham khảo, các đề thi + Với bài tập trước giải đều hướng dẫn học sinh cách phân tích yêu cầu của đề bài , định hướng cách giải + Lưu ý sau giải bài tập: + Khắc sâu những vấn đề trọng tâm , những điểm khác biệt + Nhấn mạnh những điểm mà học sinh hay nhầm, khó hiểu + Mối liên hệ giữa các đại lượng, - Bước 3: Tôi tiến hành bồi dưỡng kỹ cho học sinh theo dạng Mức độ rèn luyện từ dễ đến khó nhằm bồi dưỡng học sinh phát triển kỹ từ biết làm đến thành thạo và sáng tạo Sau dạy xong dạng, có kiểm tra, đánh giá, rút kinh nghiệm - Bước 4: Tôi cung cấp cho học sinh các bài tập tự luyện tổng hợp, để củng cố kĩ nhận diện các dạng bài và củng cố lại các kĩ giải từng dạng - Bước 5: Tôi kiểm tra, đánh giá với các đề tổng hợp để xem học sinh đạt được những gì về kiến thức và kĩ Sau giảng dạy, tự rút cho mình các kinh nghiệm, điều chỉnh lại các giải pháp cho ngày càng hoàn thiện 2.3.2.2 Đối với học sinh - Phải nắm vững sở lý thuyết của phương pháp - Làm hết các bài tập được giao, làm thêm các bài tập SGK, SBT, sách tham khảo - Nhận dạng loại bài tập và hiểu rõ nội dung của phương pháp và lưu ý áp dụng - Làm bài tập tự luyện nhằm nắm vững nội dung cũng cách thức áp dụng 2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm 2.4.1 Đối với hoạt động giáo dục 17 Qua việc áp dụng đề tài “Dùng bài tập sách giáo khoa và sách bài tập để hình thành cách giải bài tập hóa học theo phương pháp bảo toàn khối lượng cho học sinh giỏi lớp 8”, các năm học: 2016 - 2017; 2017 - 2018; 2018 - 2019; thu được số kết thực tiễn sau: - Bồi dưỡng học sinh giỏi khối + Năm học 2016 - 2017: HSG cấp huyện: giải nhất, giải ba, giải khuyến khích + Năm học 2017 - 2018: HS đạt giải nhì cấp tỉnh và HS đạt giải cấp huyện (1 giải nhì, giải ba) + Năm học 2018 - 2019: HS đạt giải cấp huyện (1 giải nhì, giải KK) - Chất lượng giáo dục đại trà cũng được nâng cao Kết quả Năm học 2016 - 2017 2017 - 2018 2018 - 2019 Giỏi Số HS khảo sát Số lượng 60 12 41 10 34 % 20 24,4 26,5 Khá Số lượng 23 21 17 % 38,3 51,2 50 Trung bình ́u kém Sớ lượng % Sớ lượng % 25 41,7 0 22 2,4 23,5 0 Ngoài những lần kiểm tra, đánh giá lấy kết để so sánh trên, dã so sánh theo dõi trực tiếp bài giảng thông qua các câu hỏi vấn đáp Mức độ nắm vững phương pháp giải biết vận dụng vào giải bài tập của học sinh đều có kết tương tự bài kiểm tra 2.4.2 Với bản thân Với việc nghiên cứu và áp dụng thành công đề tài quá trình giảng dạy, thân có sự trưởng thành về mặt tư và phương pháp dạy học hóa học, cũng nhờ mà có thêm tài liệu để giảng dạy Việc nghiên cứu và áp dụng đề tài giúp có cái nhìn khái quát sâu sắc về những khó khăn, vướng mắc của học sinh quá trình học tập Từ đó, giúp nâng cao kiến thức, lực sư phạm của mình vì thế hiệu giáo dục được nâng cao Cùng với thời gian, tình yêu với môn học, với công việc dạy học và với học sinh thân yêu được củng cố và được làm giàu thêm lên 2.4.3 Với đồng nghiệp và nhà trường Tôi hy vọng rằng, đề tài này của mình là tài liệu hữu ích cho các đồng nghiệp quá trình giảng dạy Với việc không ngừng tự học tập và sáng tạo, hy vọng mình có thể góp phần cổ vũ cho tinh thần học tập của đồng nghiệp, từ đó nâng cao chất lượng dạy học nhà trường, làm dày thêm thành tích cho trường 18 KẾT LUẬN, KIẾN NGHI 3.1 KẾT LUẬN Trên đề xuất đề tài “Dùng bài tập sách giáo khoa và sách bài tập để hình thành cách giải bài tập hóa học theo phương pháp bảo toàn khối lượng cho học sinh giỏi lớp 8”, vấn đề của nêu đề tài này có thể làm tài liệu tham khảo cho giáo viên và học sinh Các bài tập đề tài được sắp xếp theo từng dạng, từ dễ đến khó, từ đến nâng cao giúp các em học sinh không chỉ rèn luyện được kỹ giải được dạng bài tập này mà còn củng cố các kiến thức và kỹ khác Trong quá trình vận dụng đề tài này nhận thấy phương pháp bảo toàn khối lượng có một số đặc điểm sau: Ưu điểm: So với phương pháp truyền thống đặt ẩn, tính theo phương trình hóa học - Phương pháp bảo toàn khới lượng cho phép giải nhanh được nhiều bài toán biết quan hệ về khối lượng của các chất trước và sau phản ứng - Đặc biệt, chưa biết rõ phản ứng xảy hoàn toàn hay không hoàn toàn thì việc sử dụng phương pháp này càng giúp đơn giản hóa bài toán - Phương pháp bảo toàn khối lượng thường được sử dụng các bài toán nhiều chất Nhược điểm: - Phương pháp bảo toàn khối lượng chỉ áp dụng được cho số dạng bài tập nhất định Trong quá trình vận dụng đề tài, có một số kinh nghiệm sau: - Giáo viên phải chuẩn bị thật kỹ nội dung cho dạng bài tập cần bồi dưỡng cho học sinh, cụ thể hóa từng bước giải các bài tập dạng đó - Việc hình thành kỹ giải các bài tập nêu đề tài phải được thực hiện theo hướng kế thừa và phát triển - Mỗi dạng toán đều xây dựng phương pháp giải, nhằm giúp các em dễ dàng nhận dạng và vận dụng kiến thức, kỹ cách chính xác hạn chế những nhầm lẫn có thể xảy cách nghĩ và cách làm của học sinh - Sau dạng chú trọng đến việc kiểm tra, đánh giá kết quả, sửa chữa rút kinh nghiệm và nhấn mạnh vấn đề sai sót mà học sinh thường mắc phải - Một bài toán hay bất kỳ bài giảng nào, nếu ta chú ý sâu khai thác nội dung về chất, phương pháp tiến hành thì hiệu học cao, học sinh hiểu bài thấu đáo hơn, hứng thú - Khi giảng dạy cho đối tượng học sinh giỏi: mở rộng các phương pháp giải, so sánh, đánh giá các phương pháp giải khác nhau; thay đổi dữ kiện của đề bài, nhìn nhận vấn đề nhiều khía cạnh, … chú trọng việc phát triển tư cho học sinh 19 3.2 KIẾN NGHI Để nâng cao chất lượng dạy và học xin đề xuất số vấn đề sau: 3.2.1 Đối với các cấp quản lý giáo dục Cần thường xuyên tổ chức những hội thảo chuyên đề bàn về phương pháp dạy học hóa học, bồi dưỡng chuyên môn cho giáo viên dạy hóa học theo từng chủ đề, đặc biệt là những chủ đề có lượng kiến thức khó Với những sáng kiến kinh nghiệm hay, tính khả thi cao theo nên phổ biến cho các giáo viên được học tập và vận dụng, góp phần nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ cho giáo viên, từ đó nâng cao chất lượng giáo dục 3.2.2 Đối với ban giám hiệu Tôi mong được BGH nhà trường tiếp tục quan tâm nữa: tạo điều kiện về thời gian; nhân viên chuẩn bị đồ dùng thiết bị dạy học đặc biệt là chuẩn bị thí nghiệm để chúng có thời gian nữa khâu tìm tòi và nghiên cứu soạn giảng 3.2.3 Đối với giáo viên dạy môn hóa học Mỗi giáo viên không ngừng tự học, tự bồi dưỡng, tự sáng tạo, tham khảo nhiều tài liệu, học hỏi các bạn đồng nghiệp và dám thay đổi để nâng cao chuyên môn và nghiệp vụ cho thân Trên là số kinh nghiệm về hướng dẫn học sinh giải bài tập theo phương pháp bảo toàn khối lượng Tôi rất mong được sự đóng góp của đồng nghiệp XÁC NHẬN CỦA HIỆU TRƯỞNG Thanh Hóa, ngày 20 tháng năm 2021 Tôi xin cam đoan là SKKN của mình viết, không chép nội dung của người khác 20 DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHÒNG GD&ĐT, CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ và tên tác giả: Chức vụ và đơn vị công tác: TT 4 Tên đề tài SKKN Rèn luyện kĩ thực hành cho học sinh THCS Một số sai lầm sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng vào giải bài tập Hóa học Phương pháp giải bài tập CO2/SO2 tác dụng với kiềm Phương pháp giải số bài toán cực trị hóa học ôn thi HSG THCS Hướng dẫn học sinh THCS làm bài tập về tỉ khối chất khí và khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí Cấp đánh Kết quả giá xếp đánh giá loại xếp loại Năm học đánh giá xếp loại PGD C 2007 - 2008 PGD A 2008 - 2009 SGD C 2008 - 2009 PGD B 2012 - 2013 PGD B 2015 - 2016 PGD A 2017 - 2018 SGD B 2017 - 2018 ... hành cho học sinh THCS Một số sai lầm sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng vào giải bài tập Hóa học Phương pháp giải bài tập CO2/SO2 tác dụng với kiềm Phương pháp giải số... sinh sở của phương pháp bảo toàn khối lượng, từ đó rút các hệ quả, nhận xét - Bước 2: Tổ chức giải bài tập mẫu để rút hướng giải chung cho các bài tập áp dụng phương pháp... học sinh giỏi khối + Năm học 2016 - 2017: HSG cấp huyện: giải nhất, giải ba, giải khuyến khích + Năm học 2017 - 20 18: HS đạt giải nhì cấp tỉnh và HS đạt giải cấp huyện (1 giải