Việc giải bài tập hóa học yêu cầu học sinh phải nắm được các bước giải đúng, chính xác. Muốn làm được điều này người giáo viên cần phải hướng dẫn học sinh nắm vững các bước giải, tìm ra các phương pháp giải dễ hiểu giúp học sinh tiếp thu được một cách nhẹ nhàng.
2.3.6.1. Bài tập định tính
Bài tập định tính là những bài dưới dạng câu hỏi và không tính toán.
Mục đích những bài tập này nhằm làm chính xác khái niệm, củng cố, hệ thống các kiến thức, tập vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tập sử dụng các bảng, sử dụng ngôn ngữ hóa học.
Xét về mặt số lượng: dạng bài tập định tính nhiều hơn hẳn so với định lượng về số lượng khái niệm cần hình thành. Vì vậy, giáo viên không thể dạy cho học sinh tất cả các dạng bài tập định tính được. Chúng ta nên lựa chọn các bài tập định tính cho phù hợp với mục đích dạy học nói chung hoặc tùy theo mục đích giờ học, cho học sinh giải các bài tập đó trên lớp mà không có sự giải trước, sẽ giúp học sinh tìm hiểu sâu nội dung nghiên cứu, thiết lập những mối quan hệ cần thiết giữa kiến thức và kỹ năng.
Các bài tập định tính thường được dùng trong trường hợp:
- Chuẩn bị nghiên cứu một vấn đề mới. - Củng cố và chính xác các khái niệm.
- Rèn luyện các kỹ năng, sử dụng ngôn ngữ hóa học, sử dụng các bảng hóa học, sử dụng lý thuyết vào đời sống, sản xuất hoặc chiến đấu.
Các yêu cầu khi giải bài tập định tính:
- Phân biệt được các loại phản ứng trong hóa học vô cơ: phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa (phản ứng oxi hóa - khử), phản ứng không có sự thay đổi số oxi hóa (không phải là phản ứng oxi hóa - khử).
- Nắm vững điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi: trong dung dịch, sản phẩm tạo thành có ít nhất một chất không tan, chất khí, chất dễ bay hơi hoặc nước.
- Nắm vững dãy hoạt động hóa học kim loại và ý nghĩa của nó.
- Nắm vững điều kiện để phản ứng oxi hóa - khử xảy ra: chất oxi hóa mạnh tác dụng với chất khử mạnh, sản phẩm tạo thành là chất khử yếu hơn và chất oxi hóa yếu hơn.
- Biết sử dụng bảng tính tan, và thuộc tính tan của một số muối cần thiết. - Nắm vững cách cân bằng phản ứng oxi hóa - khử.
Các em học sinh trung bình, yếu thường gặp khó khăn trong quá trình giải các bài tập định lượng do vậy giáo viên cần giúp đỡ học sinh bằng cách nêu những câu hỏi gợi ý, giải thích lại đầu bài hoặc lưu ý học sinh mối liên hệ giữa bài làm và lý thuyết xuất phát. Bài tập sẽ mất tác dụng nếu giáo viên giải thay cho học sinh.
Các dạng bài tập định tính thường gặp:
Thực hiện chuỗi biến hóa
Cách làm:
Viết các phương trình phản ứng riêng biệt (chú ý phải viết đúng công thức hóa học của các chất đã cho trong sơ đồ, mỗi mũi tên ứng với một phương trình phản ứng). Sản phẩm của phản ứng trên là chất tham gia của phản ứng dưới. Viết chừa ra khoảng trống để bổ sung các chất còn lại, phương trình nào khó chưa làm được thì để lại làm sau.
Tìm hiểu chất tham gia phản ứng, sản phẩm thuộc loại chất nào đã học, đối chiếu với kiến thức lý thuyết đã học như tính chất hóa học và phương trình điều chế để viết đúng phương trình phản ứng, chú ý đến điều kiện phản ứng.
Ví dụ: 1 2 3 4
2 3 2 4 4
S→SO →SO →H SO →BaSO
Hướng dẫn:
2 2 3 3 2 4 2 4 4 1) S SO 2) SO SO 3) SO H SO 4) H SO BaSO → → → →
Để viết được phản ứng số 1, 2, 3, 4 phải dựa vào tính chất hóa học lần lượt của S, SO2, SO3, H2SO4. Giải: o o 2 5 t 2 2 t ,V O 2 2 3 3 2 2 4 2 4 2 4 1) S O SO 2) 2SO O 2SO 3) SO H O H SO 4) H SO BaCl BaSO 2HCl + → → + ← + → + → +
Xác định cặp chất tồn tại hay không tồn tại
Cách làm:
Cặp chất tồn tại là cặp chất không tác dụng với nhau trong cùng một dung dịch hay trong cùng một bình chứa khí. Cặp chất không tồn tại là cặp chất tác dụng với nhau trong cùng một dung dịch hay trong cùng một bình chứa khí.
- Trước hết cần xét xem các loại chất trên thuộc loại hợp chất nào đã học.
- Dựa vào tính chất của các loại hợp chất để xem xét các khả năng có thể xảy ra phản ứng giữa các chất.
- Hoàn thành phương trình phản ứng.
Ví dụ:Các cặp chất sau đây có tồn tại trong dung dịch không? a. FeCl2 + KNO3
b. Na2CO3 + HCl
Hướng dẫn:
FeCl2 và KNO3 đều là dung dịch muối, Na2CO3 là muối, HCl là axit.
Không có phản ứng xảy ra giữa hai cặp chất FeCl2 và KNO3 vì không thỏa điều kiện phản ứng trao đổi → tồn tại.
Có phản ứng xảy ra giữa hai cặp chất Na2CO3 và HCl vì thỏa điều kiện phản ứng trao đổi → không tồn tại.
Hoàn thành phương trình phản ứng: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2↑ + H2O
Giải:
b. Không tồn tại vì: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2↑ + H2O.
Giải thích hiện tượng thí nghiệm, so sánh, chứng minh tính chất
Cách làm:
Vận dụng những lý thuyết đã học (tính chất vật lý, tính chất hóa học) để phân tích, so sánh, dự đoán, tưởng tượng ...
Ví dụ 1: Viết phương trình phản ứng chứng minh: SO2 vừa có tính oxi hóa, vừa có tính
khử.
Hướng dẫn:
Dựa vào tính chất hoá học của SO2 để giải quyết.
Giải: SO2 là chất khử. o 2 5 4 t ,V O 6 2 2 3 2 S O O 2 S O + + → + ← SO2 là chất oxi hóa. o 4 0 t 2 2 2 S O 2H S 3S 2H O + + → +
Ví dụ 2:So sánh tính oxi hóa của Cl2, Br2, I2. Viết phương trình phản ứng minh họa.
Hướng dẫn:
Dựa vào tính chất của nhóm halogen để giải quyết.
Giải:
Tính oxi hóa giảm dần từ Cl2 đến I2: Cl2 > Br2 > I2. Cl2 + 2NaBr → NaCl + Br2
Br2 + 2NaI → NaCl + I2
Ví dụ 3:Nêu hiện tượng và giải thích khi sục khí SO2 vào dung dịch Br2.
Hướng dẫn:
Dựa vào tính chất hoá học của SO2 để giải quyết.
Giải:
Dung dịch Br2 bị mất màu vì SO2 (chất khử) phản ứng được với dung dịch Br2 (chất oxi hóa) cho dung dịch không màu H2SO4 và HBr.
SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr
Nhận biết
Cách làm:
- Sử dụng bảng nhận biết anion (hoặc chất khí).
Bảng 2.5. Nhận biết anion
STT Mẫu thử Thuốc thử Dấu hiệu
1 SO32- S2- CO32- Dung dịch axit mạnh: HCl, H2SO4 Khí mùi hắc (SO2) Khí mùi trứng thối (H2S) Khí không mùi (CO2) 2 Axit
Bazơ Quì tím Quì tím hóa đỏ Quì tím hóa xanh 3 SO42- Dung dịch BaCl2 Kết tủa trắng (BaSO4) 4 Cl- Br- I- Dung dịch AgNO3 Kết tủa trắng (AgCl) Kết tủa vàng nhạt (AgBr) Kết tủa vàng (AgI)
Lưu ý: Nếu hai mẫu thử có cùng tính chất, khi cho thuốc thử vào nhận biết thì hiện tượng sẽ trùng nhau, lúc đó ta tách chúng thành một nhóm, những mẫu thử khác không giống hiện tượng tách thành nhóm khác và tiếp tục sử dụng bảng thứ tự nhận biết để nhận biết các nhóm.
Bảng 2.6. Nhận biết chất khí
STT Mẫu thử Thuốc thử Hiện tượng
1 Cl2 Dung dịch KI + hồ tinh bột Hóa xanh
2 H2S Dung dịch Pb(NO3)2 Kết tủa đen (PbS)
3 SO2 Dung dịch Br2 Mất màu dung dịch Br2
4 CO2 Dung dịch nước vôi trong Ca(OH)2 Nước vôi vẩn đục (CaCO3)
5 O2
N2 Que diêm còn đóm đỏ Que diêm cháy sáng Que diêm tắt
Ví dụ 1: Bằng phương pháp hóa học hãy phân biệt: NaOH, HCl, Na2SO3, Na2SO4,
NaNO3.
Hướng dẫn:
Phân tích: NaOH là bazơ; HCl là axit; Na2SO3, Na2SO4, NaNO3 là muối.
Dựa vào bảng nhận biết anion, thứ tự nhận biết như sau: Na2SO3, HCl, NaOH, Na2SO4, NaNO3.
Giải:
Lấy mỗi chất một ít làm mẫu thử. Mỗi lần làm thí nghiệm thay mẫu thử mới. Cho HCl vào các mẫu thử. Mẫu sủi bọt khí là Na2SO3.
Cho quì tím vào các mẫu còn lại: Mẫu làm quì tím hóa đỏ là HCl, mẫu làm quì tím hóa xanh là NaOH.
Cho dung dịch BaCl2 vào các mẫu còn lại. Mẫu xuất hiện kết tủa trắng là Na2SO4. BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4 ↓+ 2NaCl
Mẫu còn lại không hiện tượng là NaNO3.
Ví dụ 2: Bằng phương pháp hóa học hãy phân biệt: Na2CO3, HCl, NaCl, Na2SO4, H2SO4.
Hướng dẫn:
Phân tích: H2SO4, HCl là axit; Na2CO3, Na2SO4, NaCl là muối.
Dựa vào bảng nhận biết anion, thứ tự nhận biết như sau: Na2CO3, HCl và H2SO4 (nhóm I), Na2SO4 và NaCl (nhóm II).
Giải:
Lấy mỗi chất một ít làm mẫu thử. Mỗi lần làm thí nghiệm thay mẫu thử mới. Cho HCl vào các mẫu thử. Mẫu sủi bọt khí là Na2CO3.
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2↑+ H2O
Cho quì tím vào các mẫu còn lại: Mẫu làm quì tím hóa đỏ là HCl và H2SO4 (nhóm I), mẫu làm quì tím không đổi màu Na2SO4 và NaCl (nhóm II).
Cho dung dịch BaCl2 vào nhóm I. Mẫu xuất hiện kết tủa trắng là H2SO4. BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 ↓+ 2HCl
Mẫu còn lại không hiện tượng là HCl.
Cho dung dịch BaCl2 vào nhóm II. Mẫu xuất hiện kết tủa trắng là Na2SO4. BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4 ↓+ 2NaCl
Mẫu còn lại không hiện tượng là NaCl.
Điều chế
Cách làm:
Thực chất đây là kiểu bài tập thực hiện quá trình biến hoá nhưng chỉ cho biết chất đầu và chất cuối.
- Xác định các chất cần điều chế.
- Lập ra sơ đồ điều chế đi từ chất ban đầu đến sản phẩm.
Ví dụ: Từ FeS2, KMnO4, H2O và các xúc tác thích hợp. Hãy viết phương trình điều
chế H2SO4.
FeS2→ SO2, KMnO4 → O2. Sơ đồ điều chế H2SO4: SO2→SO3→H2SO4
Giải:
o t
4 2 4 2 2
2KMnO →K MnO +MnO +O
o t
2 2 2 3 2
4FeS +11O →2Fe O +8SO ↑
o 2 5 t ,V O 2 2 3 2SO + O ←→2SO SO3 + H2O → H2SO4 2.3.6.2. Bài tập định lượng
Giải toán là một trong những biện pháp học tập mà nhờ đó bảo đảm được sự lĩnh hội tài liệu học tập sâu hơn, đầy đủ hơn và rèn luyện cho học sinh kỹ năng tự lực áp dụng những kiến thức đã học.
Mục đích bài định lượng là nhằm giúp học sinh nắm vững, rèn luyện kỹ năng tính toán nhanh và khả năng vận dụng kiến thức, sử dụng ngôn ngữ hóa học.
Đối với học sinh trung bình, yếu thì giáo viên cần phải giải những bài toán hóa học điển hình cho học sinh, nên phân chia bài tập ra thành từng dạng.
Các dạng bài toán định lượng thường gặp:
Tính theo phương trình phản ứng
Cách làm
- Tóm tắt đề.
- Viết đủ và đúng các phương trình phản ứng. - Cân bằng các phương trình phản ứng.
- Đổi các giả thiết đề bài cho thành số mol (nếu được). - Đưa số mol vào phương trình phản ứng.
- Áp dụng quy tắc tam suất suy ra số mol của các chất cần tính. - Tính các đại lượng theo yêu cầu đề bài.
Lưu ý:
Khi đề bài cho trị số của 2 chất tham gia phản ứng, có thể có chất còn dư. Nếu đề bài cho đồng thời trị số của 1 chất tham gia và 1 chất tạo thành thì tính trị số các chất phải dựa vào trị số chất tạo thành.
Ví dụ 1: Cho 94,8 gam KMnO4 tác dụng hết với HCl đặc. Tính thể tích khí Cl2 sinh ra
Hướng dẫn:
Biết lượng KMnO4 tính lượng Cl2.
Giải: Tóm tắt: 94,8 gam KMnO4 + HCl đặc → VCl2(đktc)? 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O 2 16 2 2 5 8 (mol) 0,6 → 1,5 (mol) 4 KMnO m 94,8 n 0, 6 (mol) M 158 = = = 2 Cl V =n.22, 4=1,5.22, 4 33, 6 (l)=
Ví dụ 2: Cho 3,36 lít Cl2 (đktc) tác dụng với 6,72 gam Fe. Tính khối lượng muối sinh
ra.
Hướng dẫn:
Biết đồng thời hai lượng chất tham gia phản ứng là Cl2 và Fe, tính lượng sản phẩm FeCl3.
Để tính lượng FeCl3, phải dùng lượng chất ban đầu nào đã phản ứng hết để tính.
Giải: Tóm tắt: 3,36 lít Cl2 + 6,72 g Fe →mFeCl3? 2Fe + 3Cl2 →2FeCl3 2 3 2 (mol) 0,15→0,1 (mol) 2 Cl Fe V 3,36 n 0,15 (mol) 22, 4 22, 4 m 6, 72 n 0,12 (mol) M 56 = = = = = = Ta có: nCl2 0,15 nFe 0,12
3 = 3 < 2 = 2 → Fe dư. Lượng FeCl3 tính theo lượng Cl2.
3 FeCl
m =n.M =0,1.162,5 16, 25(g)=
Dung dịch, nồng độ dung dịch
Đọc kỹ đề toán để xác định đúng chất tan trong dung dịch (lưu ý cần phân biệt chất tan và chất đem hòa tan).
Đề bài yêu cầu tính loại nồng độ nào (hoặc cho loại nồng độ nào) thì ghi ngay công thức ra nháp để xác định hướng làm bài.
Ví dụ: Cho axit H2SO4 đặc tác dụng hết với 5,85 gam NaCl ở nhiệt độ cao. Khí tạo
thành hòa tan vào 14,6 gam H2O. Tính nồng độ % dung dịch axit thu được.
Hướng dẫn: ct dd m C% .100% m = → mct, mdd. 2 dd HCl H O m =m +m Giải: Tóm tắt: H2SO4 đặc + NaCl → khí HCl→+H O2 C% dung dịch HCl. H2SO4 + 2NaCl →to Na2SO4 + 2HCl 1 2 1 2 (mol) 0,1 0,1 (mol) NaCl m 5,85 n 0,1 (mol) M 58,5 = = = 2 HCl dd HCl H O ct dd m n.M 0,1.36,5 3, 65(g) m m m 3, 65 14, 6 18, 25(g) m 3, 65 C% .100% .100% 20% m 18, 25 = = = = + = + = = = =
Toán hiệu suất
Trong thực tế nhiều phản ứng xảy ra không hoàn toàn, chất phản ứng không tác dụng hết tức hiệu suất dưới 100%. Có hai cách tính hiệu suất (H%).
Tính theo chất tham gia phản ứng:
Tính theo sản phẩm tạo thành:
Tính hiệu suất theo chuỗi quá trình phản ứng : 3
1 2 H %
H % H %
A→ B → C →D
Hiệu suất của quá trình là: H% = H1% x H2% x H3%...
Cách làm:
Lượng chất tham gia theo ptpư (lý thuyết)
Lượng chất tham gia thực tế cần lấy (thực tế) x 100% H% =
Lượng sản phẩm thực tế thu được (thực tế)
Lượng sản phẩm tạo thành theo ptpư (lý thuyết) x 100% H% =
- Viết sơ đồ phản ứng nếu phản ứng xảy ra nhiều giai đoạn. - Xác định chất tham gia, sản phẩm.
- Xác định lượng lý thuyết, lượng thực tế.
- Đề bài yêu cầu tính lượng chất nào (chất tham gia, hay sản phẩm) thì ghi ngay công thức tính hiệu suất đó.
Ví dụ: Từ 120 tấn quặng pyrit sắt có lẫn 20% tạp chất có thể điều chế được bao nhiêu tấn H2SO4 nguyên chất, biết hiệu suất toàn bộ quá trình là 85%.
Hướng dẫn:
Sơ đồ phản ứng: FeS2 →2SO2 →2SO3 →2H SO2 4 H2SO4 là sản phẩm nên H% tính theo cách thứ 2. Đề bài yêu cầu tính lượng H2SO4 thực tế.
Lượng H2SO4 lý thuyết sẽ tính theo lượng pyrit sắt.
Giải:
2 2 3 2 4
3 3
FeS 2SO 2SO 2H SO
120 2.96 (g) 80 120.10 . 153, 6.10 (g) 100 → → → →
Lượng H2SO4 thực tế thu được=153,6.103
. 85
100=130,56 .10
3(g)=130,56 (tấn)
SO2 phản ứng với dung dịch bazơ NaOH
Cách làm: - Tính tỷ lệ k = 2 NaOH SO n n
- Xác định sản phẩm sinh ra dựa vào bảng sau:
3 3 2 3 2 3
3 2 3