9. Những đóng góp mới của đề tài nghiên cứu
2.4.4. Xây dựng hệ thống bài tập dựa vào hình vẽ, Bài tập nhận biết,
để rèn kỹ năng quan sát
Ví dụ 1: Chỉ dùng một loại thuốc thử hãy nhận biết các chất sau: Mg, Al, Al2O3. Phân tích: Khi gặp các yêu cầu này.HS quan sát dự kiện bài toán rồi phân tích như sau:
• Đây là bài toán chỉ dùng một hoá chất
• Các chất không có mùi đặc trưng do đó không nhận biết bằng màu sắc được.
• Đây là các chất rắn đều không tan trong nước nhưng có khả năng tan trong dung dịch kiềm
• Để giải bài toán này ta phải trích các mẫu thử, cho các mẫu thử tác dụng với các dung dịch kiềm như NaOH, KOH...
Bước 1: Trích mẫu thử, cho chuáng tác dụng với NaOH. Quan sát hiện tượng
Mẫu thử Mg Al Al2O3
NaOH - Chất rắn tan và có sủi bọt khí Chất rắn tan Bước 2: Kết luận:
• Không có hiện tượng gì với NaOH là Mg
• Chất rắn tan và sủi bọt khí là Al
• Chất rắn tan là Al2O3
Bài tập tương tự:
Câu 1: Chỉ dùng một loại thuốc thử hãy nhận biết các kim loại sau: Zn, Fe và Ba
Câu 2: Chỉ dùng một loại thuốc thử hãy nhận biết các chất rắn sau: Na2O, Al2O3, Fe2O3 và Fe
Câu 3: Chỉ dùng một loại thuốc thử hãy nhận biết các chất rắn sau: Hỗn hợp ( Al + Al2O3 ), ( Fe + Fe2O3 ) và ( FeO + Fe2O3 )
Câu 4: Có 5 lọ mất nhãn sau HCl, MgSO4, NaOH, BaCl2, NaCl. Hãy nhận biết dung dịch đựng trong mỗi lọ bằng phương pháp hoá học mà không dùng thêm thuốc thử nào khác.
Câu 5: Có 5 lọ mỗi lọ đựng trong một dung dịch không màu: K2SO4, Al(NO3)3, NH4(SO4)2, Ba(NO3)2, NaOH. Hãy nhận biết dung dịch đựng trong mỗi lọ bằng phương pháp hoá học mà không dùng thêm thuốc thử nào khác.
Ví dụ 2: Nếu vật làm bằng hợp kim Fe-Zn bị ăn mòn điện hoá thì trong quá trình ăn mòn
A. kẽm đóng vai trò anot và bị oxi hoá.
B. sắt đóng vai trò catot và ion H+ bị oxi hoá
C. kẽm đóng vai trò catot và bị oxi hóa.
D. sắt đóng vai trò anot và bị oxi hoá.
* Phân tích:
Với dạng bài tập này HS phải quan sát hợp kim gồm những kim loại nào? Từ đó vận dụng kiến thức đã học về ăn mòn hoá học để đưa ra đáp án như sau
- Do tính khử của Zn >Fe nên Zn bị ăn mòn trước
- Tại Cực (-): Zn → Zn2++2e do đó Zn đóng vai trò anot và bị oxi hoá - HS chọn đáp án A.
* Bài tập tương tự:
Câu 1: Cho thanh sắt tiếp xúc với một thanh đồng qua dây dẫn, sau đó nhúng vào dung dịch HCl dư.Hiện tượng quan sát được là:
Thanh Fe tan trước và bọt khí thoát ra trên thanh sắt. Thanh Fe tan và bọt khí thoát ra từ thanh đồng. Thanh Fe tan và bọt khí thoát ra từ cả hai thanh.
Cả hai thanh tan đồng thời và khí thoát ra từ hai thanh.
Câu 2: Một dây sắt nối với một dây đồng ở một đầu, đầu còn lại của hai dây được nhúng vào dung dịch muối ăn. Tại chỗ nối của hai dây kim loại sẽ xảy ra hiện tượng gì?
A. Ion Fe2+ thu thêm 2e để tạo ra Fe. B. Ion Cu2+ thu thêm 2e để tạo thành Cu. C. Electron di chuyển từ Fe sang Cu. D. Electron di chuyển từ Cu sang Fe.
Câu 3: Cắm 2 lá kim loại Zn và Cu nối với nhau bằng một sợi dây dẫn vào cốc thuỷ tinh. Rót dung dịch H2SO4 loãng vào cốc thuỷ tinh đó thấy khí H2 thoát ra từ lá Cu. Giải thích nào sau đây không đúng với thí nghiệm trên?
A. ở cực dương xảy ra quá trình khử 2H+ +2e →H2 B. ở cực âm xảy ra quá trình oxi hoá: Zn →Zn2++2e C. Cu đã tác dụng với H2SO4 sinh ra H2.
D. Zn bị ăn mòn điện hoá và sinh ra dòng điện.
Câu 4: Hãy chỉ ra trường hợp nào vật dụng bị ăn mòn điện hoá?
A. Vật dụng bằng sắt đặt trong phân xưởng sản xuất có hiện diện khí Clo. B. Thiết bị bằng kim loại ở lò đốt.
C. Ống dẫn hơi nước bằng sắt.
D. Ống dẫn khí đốt bằng hợp kim sắt đặt trong lòng đất.
Câu 5: Trường hợp nào sau đây xảy ra ăn mòn hóa học? Để một vật bằng gang ngoài không khí ẩm.
Ngâm kẽm trong dung dịch H2SO4 loãng có vài giọt dung dịch CuSO4. Thiết bị bằng thép của nhà máy sản xuất NaOH và HCl tiếp xúc Cl2. Tôn lợp nhà bị xây sát tiếp xúc với không khí ẩm.
Câu 6: Một vật bằng sắt, được tráng thiếc ở bề ngoài. Do va chạm, trên bề mặt 58
có vết xước tới lớp sắt bên trong. Hiện tượng gì xảy ra khi để vật đó ngoài không khí ẩm?
A. Thiếc bị ăn mòn nhanh hơn.
B. Sắt sẽ bị oxi hoá bởi oxi không khí để tạo gỉ sắt. C. Ở chỗ xước sắt sẽ bị gỉ.
D. Ở chỗ xước sắt bị gỉ và thiếc bị ăn mòn nhanh hơn.
Câu 7: Hợp kim nào sau đây của sắt bị ăn mòn chậm nhất? A. Fe - Ni. B. Fe - Sn. C. Fe - Cu. D. Fe - Ag.
Câu 8: Hãy cho biết, khi nối thanh Zn với kim loại nào sau đây và cho vào dung dịch HCl, quá trình ăn mòn thanh Zn xảy ra nhanh nhất?
A. Cu B. Fe C. Pb D. Ag
Câu 9: Biết rằng ion Pb2+ trong dung dịch oxi hoá được Sn. Khi nhúng hai thanh kim loại Pb và Sn được nối với nhau bằng dây dẫn điện vào một dung dịch chất điện li thì
A. cả Pb và Sn đều không bị ăn mòn điện hoá. B. chỉ có Pb bị ăn mòn điện hoá.
C. chỉ có Sn bị ăn mòn điện hoá.
D. cả Pb và Sn đều bị ăn mòn điện hoá.
Câu 10: Nhúng một thanh Fe vào dung dịch HCl, nhận thấy thanh Fe sẽ tan nhanh nếu ta nhỏ thêm vào dung dịch một vài giọt:
A. dd H2SO4. B.dd MgSO4. C. dd CuSO4. D. dd NaOH.
Câu 11: Cho 4 dung dịch riêng biệt: a)HCl; b) CuCl2; c) FeCl3; d) HCl có lẫn CuCl2. Nhúng vào dung dịch một thanh Fe nguyên chất. Số trường hợp xuất hiện ăn mòn điện hoá là:
A. 0. B. 1. C. 3. D. 2.
Câu 12: Cho các cặp kim loại nguyên chất tiếp xúc trực tiếp với nhau: Fe và Pb; Fe và Zn; Fe và Sn, Fe và Ni. Khi nhúng các cặp kim loại trên vào dung dịch axit, số cặp kim loại trong đó Fe bị phá huỷ trước là:
A. 3. B. 1. C. 2. D. 4.
Ví dụ 3: Cho các nhận định sau:
Tính chất vật lý chung của kim loại là tính dẻo, tính dẫn điện, nhiệt độ nóng chảy cao. Trong các kim loại Al, Fe, Na, Pb, Au, Ag thì kim loại dẻo nhất, dễ dát mỏng, kéo dài nhất là Ag. Tính chất vật lý chung của kim loại là tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt, tính dẻo, có ánh kim.
Tính dẻo của các kim loại sau tăng theo thứ tự: Sn < Cu < Al < Ag < Au. Tính dẫn điện của các kim loại sau giảm theo thứ tự: Ag > Cu > Al > Au > Fe. Tính chất vật lý chung của kim loại gây nên bởi sự có mặt của các e tự do.
Dãy gồm các kim loại có cùng kiểu mạng tinh thể lập phương tâm khối là Mg, Ca, Ba.
Số nhận định đúng là:
A. 2. B. 5. C. 4. D. 3.
Phân tích:
Với yêu cầu bài tập này HS quan sát dữ kiện bài toán gồm những kim loại nào, vận dụng kiến thức đã học so sánh các tính chất vật lý như tính dẫn điện, nhiệt, ánh kim, tính dẻo. Nguyên nhân gây nên tính chất vật lý chung của kim loại. Từ nhưng phân tích, quan sát đó HS đưa ra kết luận về các phát biểu đúng: Đáp án D
Bài tập tương tự:
Câu 1: Cho các nhận định sau:
- Khi nhiệt độ tăng thì electron tự do trong mạng tinh thể kim loại chuyển động nhanh, mạnh hơn, do đó tính dẫn điện của các kim loại giảm.
- Các kim loại khác nhau về độ dẫn điện, dẫn nhiệt do chúng có kiểu mạng tinh thể khác nhau.
- Độ dẫn điện của kim loại phụ thuộc vào bản chất kim loại, pha bề mặt hay pha thể tích và cả yếu tố nhiệt độ môi trường.
- Hầu hết các kim loại đều có ánh kim vì các kim loại đều có khả năng hấp thụ các tia sáng tới.
- Kim loại đồng là kim loại có khả năng dẫn điện tốt nên trước đây được dùng làm gương soi.
- Kim loại có nhịêt độ nóng chảy cao nhất, dùng làm dây tóc bóng đèn là vonfram (W). Số nhận định đúng là:
A. 4. B. 2. C. 3. D. 5.
Câu 2: Cho các nhận định sau:
Kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp, được dùng làm nhiệt kế và áp kế là Hg. các kim loại sau đây theo nhiệt độ nóng chảy tăng dần là: Hg < Mg < Na < Fe < W. Trong các kim loại (Cu, Cr, Al, Na) thì độ cứng của kim loại Cr > Cu > Al > Na. Tính dẻo, tính cứng, nhiệt độ nóng chảy của kim loại do electron tự do trong kim loại gây ra.
Quy ước tương đối về khối lượng riêng của kim loại nhẹ có khối lượng riêng nhỏ hơn 5.
Trong các kim loại (Fe, Mg, Al, Na, Hg, Pb, Au) có các kim loại nặng là: Fe, Hg, Pb, Au.
Trong bảng tuần hoàn kim loại nhẹ nhất là Li, nặng nhất là Os. Số nhận định đúng là:
A. 5. B. 4. C. 3. D. 6.
Ví dụ 4: Hãy chọn cách điều chế kim loại Al thích hợp nhất trong các cách sau đây: A. 2AlCl3 dpnc→2Al+3Cl2 B. 3Mg+2 (Al NO3 3) →2Al+3Mg NO( 3 2) C. 2Al O2 3dpnc→4Al+3O2 D. 0 2 3 3 t c 2 3 2 Al O + CO→ Al+ CO
* Phân tích: Dựa vào những kiến thức đã được học về kim loại nhôm kết hợp với khả năng quan sát trong từng phản ứng nêu trên thì HS có thể nhận thấy được rằng phương pháp thích hợp để điều chế Al là đáp án C. Do nhôm là kim loại có tính khử khá và ion Al3+ tham gia phản ứng thuỷ phân tạo Al(OH)3 nên các đáp án còn lại không phù hợp.
Sơ đồ phản ứng xẩy ra nhanh như sau:
Điện phân Al2O3 nóng chảy pha thêm criolit (Na3AlF6) có thể biểu diễn bằng sơ đồ: Catot(-) ¬ Al2O3 → Anot(+) 3 3 Al ++ →e Al 2 2 2O − →O +4e
Phương trình điện phân là: 2 2 3 dpnc 4 3 2
Al O → Al+ O
Criolit (Na3AlF6) có vai trò quan trọng nhất là làm giảm nhiệt độ nóng chảy của Al2O3 từ 20500C xuống khoảng 9000C, ngoài ra nó còn làm tăng độ dẫn điện của hệ và tạo lớp ngăn cách giữa các sản phẩm điện phân và môi trường ngoài.
* Bài tập tương tự
Câu 1: Những kim loại nào sau đây được điều chế từ Oxit bằng phương pháp nhiệt luyện nhờ chất khử CO
A. Al, Fe, Cu B. Zn, Mg, Pb
C. Ni, Cu, Ca D. Fe, Cu, Ni
Câu 2: Phương trình điện phân nào sai.
A. 2 dpnc 2 2 n ACl →+ A nCl+ B. 4MOH →+dpnc 4M +2H O2 C. dd 3 2 2 3 4 dp 4 4 AgNO +H O→+ Ag O+ + HNO D. dd, mn 2 2 2 2NaCl+2H O→+dp H +Cl +2NaOH
Ví dụ 5: Cho hình vẽ sau. Hãy cho biêt bộ dụng cụ đó dùng điều chế chất gì?
Kết tủa không tan
DD AlCl3
Hình 2.1. Bộ dụng cụ thí nghiệm
* Phân tích: HS quan sát vào bộ dụng cụ thí nghiệm trên, HS sẽ nhận xét được
kết tủa không tan trong bình aclen thì sản phẩm sinh ra của bình kíp là khí NH3. Khi dẫn khí này đi qua dung dịch AlCl3 thì sẽ thu được kết tủa trắng keo là Al(OH)3. Phương trình phản ứng xẩy ra như sau:
0 4 3 2 3 3 3 3 2 4 ( )3 t c NaOH NH Cl NaCl NH H O AlCl NH H O NH Cl Al OH + + → + ↑ + + + → + ↓
Ví dụ 6:Một số kim loại được điều chế theo cách mô tả như hình sau:
Hình 2.2. Thí nghiệm về điều chế kim loại
Phương pháp nào đã được áp dụng để điều chế kim loại? Ứng dụng của phương pháp này.
* Phân tích: Với yêu cầu bài này HS quan sát dung cụ thí nghiệm thấy đèn cồn
nên từ đó HS có thể phân tích như sau
- Do đun nóng nên phương pháp điều chế kim loại được sử dụng là phương pháp nhiệt luyện tức là quá trình khử oxit kim loại bằng chất khử thông dụng ở nhiệt độ cao.
- Ứng dụng để điều chế một số kim loại hoạt động trung bình và yếu. - Do chỉ có hỗn hợp rắn và có sản phẩm là CO2 (tạo kết tủa với Ca(OH)2) nên hỗn hợp rắn gồm oxit kim loại (có tính oxi hóa mạnh) với C.
Ví dụ 7: Có bốn thanh sắt được đặt tiếp xúc với những kim loại khác nhau và nhúng trong các dung dịch HCl như hình vẽ dưới đây:
Hình 2.3. Thí nghiệm ăn mòn điện hóa
- Thanh sắt sẽ bị ăn mòn trong các trường hợp nào ? Giải thích. - Trường hợp nào thanh sắt bị ăn mòn chậm nhất ? Giải thích.
• Phân tích: Với yêu cầu bài tập này HS phải quan sát được cặp kim loại trong cốc như sau
- Mỗi cốc đều chứa dung dịch HCl (dd điện li)
- Hai kim loai đều tiếp xúc với nhau và nhúng vào dd HCl - Hai kim loại đều khác nhau
Vậy ăn mòn trong bài tập này là ăn mòn điện hoá học. Sau đó HS so sánh tính khủ của từng kim loại với Fe. Từ đó HS suy ra được trường hợp nào ăn mòn và trường hợp nào ăn mòn chậm nhất.
Thanh Fe tiếp xúc với Zn có Zn bị ăn mòn trước (vì tính khử Zn > Fe). Cực Zn (- ): Zn →Zn+2 + 2e
Cực Fe (+): 2H+ + 2e →H2
- Thanh Fe tiếp xúc với Sn, Ni, Cu sẽ có Fe là cực âm và bị ăn mòn trước (vì Fe có tính khử mạnh hơn).
Cực Fe (- ):
Fe→ Fe2+ + 2e Cực (+):
2H+ + 2e →H2
Sắt bị ăn mòn chậm nhất khi tiếp xúc với thanh Zn vì thanh Zn bị ăn mòn trước thanh Fe.
Ví dụ 8: Nhúng một lá Zn vào dung dịch HCl. Quan sát hiện tượng. Nhúng
tiếp một lá Cu vào và chạm đến lá Zn. Quan sát và giải thích hiện tượng.
Hình 2.4. Thí nghiệm chứng minh hiện tượng ăn mòn điện hoá học
Phân tích: Ban đầu lá Zn tác dụng với ion H+ tạo khí H2 bám trên bề mặt Zn. Khi bọt khí bám nhiều thì cản trở ion H+ đến bề mặt thanh Zn nhận electron nên phản ứng chậm lại. Khi cho lá Cu tiếp xúc với lá Zn thì hình thành pin điện hoá (Zn - Cu). Khi đó Zn là cực âm, Cu là cực dương, electron chuyển từ Zn sang Cu. Như vậy thanh Zn sẽ bị ăn mòn nhanh hơn. Ion H+ có thể nhận electron dễ dàng tại bề mặt Zn lẫn bề mặt Cu nên H2 sinh ra nhanh hơn
Ban đầu:
Zn + 2H+ →Zn2++H2↑ Sau khi tiếp xúc với Cu
Cực âm: Zn →Zn2+ + 2e Cực dương: 2H+ + 2e →H2↑
2.4.5. Xây dựng hệ thống bài tập thực nghiệm để rèn kỹ năng quan sát
Ví dụ 1: Hãy quan sát và giải thích hiện tượng khi cho mẫu Na vào trong chậu nước .
* Phân tích: Đối với dạng bài tập thực nghiệm này các em cần phải quan sát các thí nghiệm thật chi tiết để có thể nêu hiện tượng một cách đầy đủ nhất. Từ đó các em mới đưa ra những giải thích thật sự sát đáng cho các hiện tượng mà HS quan sát được. Với bài tập này có thể tập cho HS quan sát một hiện tượng vốn có sẵn.
- Khi quan sát HS có thể thấy được các hiện tượng sau:
- Mẫu Na tác dụng mãnh liệt với nước và sinh ra nhiệt nên chậu nước sẽ nóng dần lên, nó có thể ngây cháy nếu như mẫu Na quá lớn. Ta có phản ứng như sau:
Na + H2O → NaOH + 1
2H2↑
- Do phản ứng sinh ra nước nên HS quan sát thấy mẫu Na chảy vòng quanh chậu nước. Và do khối lượng riêng mẫu Na nhỏ hơn nước nên HS thấy được hình ảnh mẫu Na lơ lửng trên bề mặt nước.
- Nếu ta nhỏ vài giọt phenolphtalein vào chậu nước thì dung dịch sẽ chuyển màu hồng. Vậy dung dịch sau phản ứng có tnhs bazơ ( phù hợp với sản phẩm của phản ứng).
Ví dụ 2: Hãy mô tả và giải thích hiện tượng khí quan sát thí nghiệm sau: Nhỏ từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch AlCl3.