quyết vấn đề cho học sinh THPT
Quy trình xây dựng BTHH để phát triển NLPH&GQVĐ cho HS được thiết kế theo 6 bước sau đây:
Bước 1: Xác định mục tiêu dạy học
Phân tích, xác định mục tiêu của chương, của bài học để định hướng cho việc thiết kế bài tập.
Bước 2: Xác định nội dung kiến thức có thể mã hóa thành bài tập
+ Nghiên cứu kĩ nội dung các tài liệu SGK, tài liệu tham khảo về nội dung hóa học, các sự kiện, các ứng dụng hoá học của các chất trong thực tiễn, tìm hiểu các công nghệ, nhà máy sản xuất,... có liên quan đến nội dung hoá học của bài.
+ Nghiên cứu đặc điểm, trình độ nhận thức của HS, kinh nghiệm sống của HS để thiết kế BTHH cho phù hợp, tạo hứng thú cho HS khi giải các bài tập đó.
Bước 3: Thiết kế bài tập
+ Diễn đạt các khả năng mã hóa nội dung kiến thức đó thành hệ thống nhiệm vụ cần thiết từ đó hình thành bài tập.
+ Thiết kế bài tập phù hợp với những yêu cầu ở các bước trên.
Bước 4: Giải bài tập theo các phương pháp khác nhau
+ Giải và kiểm tra lại bài tập đã xây dựng.
+ Dự kiến các cách giải của từng bài tập, dự kiến các cách giải của HS, dự kiến những sai lầm dễ mắc của HS trong quá trình giải và đưa ra cách khắc phục.
Bước 5: Thử nghiệm, xin ý kiến chuyên gia và hoàn chỉnh bài tập
Đưa bài tập đã xây dựng vào quá trình dạy học để kiểm tra tính đúng đắn, tính phù hợp,... trên cơ sở đó chỉnh sửa lại trước khi xin ý kiến chuyên gia.
Sau khi xin ý kiến chuyên gia thì hoàn chỉnh bài tập.
Bước 6: Hoàn thiện hệ thống bài tập.
Ví dụ 1: Hòa tan hỗn hợp gồm 0,2 mol Fe và 0,1 mol Fe2O3 trong dung dịch HCl dư thu được dung dịch A. Cho A tác dụng với dung dịch NaOH dư, kết tủa thu được đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu m gam chất rắn. Tính giá trị của m.
Hướng dẫn:
* Cách giải thông thường:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 0,2 0,2
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3 H2O 0,1 0,2
HCldư + NaOH → NaCl + H2O FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2 + 2NaCl 0,2 0,2
FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3 + 3NaCl 0,2 0,2 4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3 + 4H2O 0,2 0,1 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + H2O 0,2 0,1
Chất rắn thu được là Fe2O3 0,2 mol. m = 160.0,2 = 32gam
* Cách giải nhanh:
- Phát hiện vấn đề: Chỉ có 0,2 mol Fe là có biến đổi thành Fe2O3
- Giải quyết vấn đề: Chỉ cần tính lượng Fe2O3 sinh ra từ Fe để cộng với lượng Fe2O3 đã có từ đầu.
2Fe → Fe2O3 0,2 0,1 → m = (0,1 + 0,1) . 160 = 32gam
Ví dụ 2: (Đề thi tuyển sinh đại học khối A năm 2012)
Hòa tan hoàn toàn 2,43 gam hỗn hợp gồm Mg và Zn vào một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 loãng, sau phản ứng thu được 1,12 lít H2 (đktc) và dung dịch X. Khối lượng của muối trong dung dịch X là:
A. 4,83gam B. 5,83gam C. 7,33gam D. 7,23gam Hướng dẫn:
* Cách giải thông thường: 2
H
n = 1,12 0, 05 22, 4 mol.
Gọi x, y lần lượt là số mol của Mg và Zn trong hỗn hợp. Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2
x x Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 y y
Theo bài ra ta có hệ phương trình: 24x + 65y = 2,43 → x = 0,02 x + y = 0,05 y = 0,03
4
MgSO
m 120.0, 022, 4gam ; mZnSO4 161.0, 034,83gam to
Tổng khối lượng muối thu được là 2,4 + 4,83 = 7,23 gam * Cách giải nhanh:
- Phát hiện vấn đề: Từ công thức H2SO4 ta thấy cứ 1 mol H2 thoát ra thì cũng có 1 mol SO42- tạo muối
- Giải quyết vấn đề: mmuối = mkim loại + mgốc axit = 2,43 + 0,05.96 = 7,23gam → Chọn D
Ví dụ 3: Đề thi đại học khối B năm 2012
Đốt 16,2 gam hỗn hợp X gồm Al và Fe trong khí Cl2 thu được hỗn hợp chất rắn Y. Cho Y vào nước dư, thu được dung dịch Z và 2,4 gam kim loại. Dung dịch Z tác dụng được với tối đa 0,21 mol KMnO4 trong dung dịch H2SO4 (không tạo ra SO2). Phần trăm khối lượng của Fe trong hỗn hợp X là:
A. 72,91% B. 64,00% C. 66,67% D. 37,33% Hướng dẫn:
- Phát hiện vấn đề: Xét trên toàn bộ quá trình nhận thấy chỉ có Al, Fe và KMnO4 có sự thay đổi số oxi hóa (vì Cl2 tham gia tạo Cl-, sau đó lại bị KMnO4 oxi hóa thành Cl2)
- Giải quyết vấn đề: Gọi số mol tương ứng của Al, Fe là x ; y Vậy có: 27x + 56y + 2,4 = 16,2 ; 3x + 3y = 0,21.5
y = 0,15 mol => %m Fe = (0,15.56 + 2,4) : 16,2.100% = 66,67% → Chọn C. Ví dụ 4: Đề thi đại học khối B năm 2012
Đốt cháy hỗn hợp gồm 1,92 gam Mg và 4,48 gam Fe với hỗn hợp khí X gồm Clo và Oxi, sau phản ứng chỉ thu được hỗn hợp Y gồm các oxit và muối clorua (không còn khí dư) hòa tan Y bằng một lượng vừa đủ 120 ml dung dịch HCl 2M, thu được dung dịch Z. Cho AgNO3 dư vào dung dịch Z, thu được 56,69 gam kết tủa. Phần trăm thể tích của Clo trong hỗn hợp X là:
A. 51,72% B. 76,70% C. 53,85% D. 56,36% Hướng dẫn:
- Phát hiện vấn đề: Oxi ban đầu chuyển vào oxit sau đó tác dụng với axit HCl tạo muối clorua: 2 2 O H O HCl 1 1 n n n 2 4
- Giải quyết vấn đề: nMg = nFe = 0,08 mol , nHCl = 0,12.2 = 0,24 mol → 2 O HCl 1 n n 4
= 0,06 mol . Gọi số mol của Cl2 là x. Kết tủa sau phản ứng gồm: Ag ( y mol); và AgCl (nAgCl= ∑nCl = 2x + 0,24) → 108y + (2x + 0,24).143,5 = 56,69 Xét trên toàn bộ quá trình dễ dàng thấy có O2, Cl2, Ag nhận e, Mg nhường 2 e; Fe nhường 3 e. Theo định luật bảo toàn electron ta có: 2.0,08 + 3.0,08 = 2.x + 0,24 + y → x = 0,07 mol → %VCl2 0,07 : (0,07 + 0,06).100% = 53,85% → Chọn C 2.4. Hệ thống bài tập phần kim loại - Hóa học 12 để phát triển năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cho học sinh THPT
Hệ thống BTHH được sắp xếp theo hình thức (BT TNKQ đáp án đúng có dấu *) và mức độ nhận thức. Các BTHH được xây dựng và tuyển chọn chủ yếu trong các tài liệu: [110], [42], và một số trang website.
2.4.1. Hệ thống bài tập hóa học chương “Đại cương về kim loại” 2.4.1.1. Hệ thống bài tập tự luận chương “Đại cương về kim loại” 2.4.1.1. Hệ thống bài tập tự luận chương “Đại cương về kim loại”
Câu 1: Tính chất hóa học chung của kim loại là gì? Dựa vào cấu tạo của nguyên tử kim loại để giải thích tính chất đó. Hãy dẫn ra 3 phản ứng hóa học để minh họa? Câu 2: Cho kim loại A phản ứng với dung dịch muối của kim loại B sinh ra dung dịch muối kim loại A và kim loại B kết tủa.
a) Cho biết điều kiện đủ để phản ứng xảy ra theo cơ chế trên và cho ví dụ.
b) Cho 2 ví dụ khác nhau về phản ứng xảy ra giữa 1 kim loại với dung dịch muối kim loại khác nhưng không theo cơ chế trên.
Câu 3:
1) Nêu sự giống nhau và sự khác nhau giữa hiện tượng ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa.
2) Nêu hiện tượng xảy ra, giải thích và viết các phương trình phản ứng trong mỗi trường hợp sau:
a) Cho lá sắt kim loại vào dung dịch H2SO4 loãng.
b) Nối lá sắt với lá đồng rồi cho vào dung dịch H2SO4 loãng.
Câu 4: Giới thiệu phương pháp hóa học làm sạch 1 loại Hg có lẫn tạp chất Sn, Zn, Pb. Giải thích cách làm và viết phương trình dạng ion rút gọn? Cho biết vai trò các chất tham gia phản ứng?
Câu 5: Điện phân (có màng ngăn, điện cực trơ) dung dịch hỗn hợp CuSO4 và NaCl đều cùng nồng độ với hiệu suất điện phân 100%. Hãy cho biết dung dịch sau điện phân có pH nằm trong khoảng giá trị nào? Giải thích?
Câu 6: Xét quá trình xảy ra ở catot khi điện phân dung dịch hỗn chứa các muối có nồng độ bằng nhau: Cu(NO3)2, AgNO3 và Fe(NO3)3. Viết phương trình điện phân. Câu 7: Nêu một phương pháp thích hợp và viết các phương trình phản ứng điều chế:
a) Na từ dung dịch Na2SO4. b) Mg từ dung dịch MgCl2. c) Al từ dung dịch Al2(SO4)3 d) Cu từ dung dịch Cu(NO3)2
Câu 8: Một số kim loại được điều chế theo cách mô tả như hình sau
Hình 2.1. Thí nghiệm về điều chế kim loại
Hãy cho biết phương pháp nào đã được áp dụng để điều chế kim loại? Ứng dụng của phương pháp này. Lấy ví dụ minh họa?
Câu 9: 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 2.2. Thí nghiệm ăn mòn điện hóa Hãy cho biết:
1. Thanh sắt sẽ bị ăn mòn trong các trường hợp nào? Giải thích? 2. Trường hợp nào thanh sắt bị ăn mòn chậm nhất? Giải thích?
Câu 10: Cho 3,87g hỗn hợp A gồm Mg và Al vào 250ml dung dịch X chứa HCl 1M và H2SO4 0,5M, được dung dịch B và 4,368 lít H2 (đktc).
1. Tính % khối luợng mỗi kim loại trong hỗn hợp A.
2. Tính thể tích dung dịch Ba(OH)2 0,01M tác dụng vừa hết với dung dịch B để được lượng kết tủa lớn nhất và nhỏ nhất?
Câu 11: Hòa tan hoàn toàn 8,6 gam hỗn hợp gồm kim loại kiềm A và kim loại kiềm thổ B vào nước, thu được dung dịch D và 2,24 lít khí đo ở 0 oC; 2 atm. Để trung hòa ½ dung dịch D phải dùng 100 ml dung dịch E gồm H2SO4 và HCl có tỉ lệ mol 1:2. Tính nồng độ mol/l các chất trong dung dịch E và khối lượng muối thu được?
Câu 12: Lấy 2 thanh kim loại M (hóa trị II) cùng khối lượng, nhúng vào 2 dung dịch Cu(NO3)2 vàAgNO3. Sau một thời gian, khối lượng của thanh 1 nhúng vào Cu(NO3)2 giảm đi 0,1% và thanh 2 nhúng vào dung dịch AgNO3 tăng 15,1% so với khối lượng ban đầu. Cho biết số mol muối M(NO3)2 tạo thành từ 2 dung dịch đều bằng nhau. Hãy xác định tên kim loại M?
Câu 13: Nhúng một thanh kim loại M hóa trị II vào 500 ml dung dịch CuSO4 0,2M. Sau phản ứng, khối lượng M tăng lên 0,4g trong khi nồng độ CuSO4 giảm còn 0,1M.
1. Xác định M
2. Khuấy m(g) bột kim loại M vào 1 lít dung dịch chứa AgNO3 và Cu(NO3)2 có cùng nồng độ 0,1M. Sau khi phản ứng hoàn toàn thu được phần không tan (A) có khối lượng 15,28 gam. Tính m(g).
Câu 14: Cho 2,144 gam hỗn hợp A gồm Fe và Cu tác dụng với 2 lít dung dịch AgNO3, sau khi phản ứng xảy ra xong, thu được dung dịch B và 7,168 gam rắn C
chứa 2 kim loại. Cho dung dịch B tác dụng với NaOH dư, lọc kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không thay đổi thu được 2,56 gam chất rắn
1. Tính % khối lượng các kim loại trong hỗn hợp A 2. Tính nồng độ mol/l của dung dịch AgNO3.
Câu 15: Cho 0,05 mol Fe và 0,03 mol Al vào 100 ml dd A chứa Cu(NO3)2 và AgNO3. Phản ứng xong thu được dung dịch B và 8,12 gam rắn C gồm 3 kim loại. Cho C tác dụng với dung dịch HCl dư chỉ thu được 0,672 lít H2 (đkc). Tính nồng độ mol/l của AgNO3 và Cu(NO3)2 trong dung dịch A.
Câu 16: Điện phân (điện cực trơ, có màng ngăn) 100 ml dung dịch MgCl2 0,15M với dòng điện I = 0,1A trong 9650 giây. Tính nồng độ mol các ion trong dung dịch sau điện phân (thể tích dung dịch không đổi).
2.4.1.2. Hệ thống bài tập trắc nghiệm khách quan chương “Đại cương về kim loại”
Câu 17: Muối Fe2+ làm mất màu dung dịch KMnO4 trong môi trường axít tạo ra ion Fe3+. Còn ion Fe3+ tác dụng với I tạo ra I2 và Fe2+ . Sắp xếp các chất oxi hoá Fe3+, I2 và MnO4— theo thứ tự mạnh dần?
A. Fe3+ < I2 < MnO4 —
. *B. I2 < Fe3+ < MnO4— . C. I2 < MnO4— < Fe3+ . D. MnO4— < Fe3+ < I2 . Câu 18: Cho biết các phản ứng xảy ra sau:
2FeBr2 + Br2 → 2FeBr3 (1) 2NaBr + Cl2 → NaCl + Br2 (2) Phát biểu đúng là:
A. Tính khử của Clmạnh hơn Br. B. Tính oxi hoá của Br2 mạnh hơn Cl2. C. Tính khử của Brmạnh hơn Fe2+. *D. Tính oxi hoá của Cl2 mạnh hơn của Fe3+. Câu 19: Hỗn hợp X gồm Al, Fe2O3, Cu có số mol bằng nhau. Hỗn hợp X tan hoàn toàn trong
A. NaOH dư. *B. HCl dư. C. AgNO3 dư. D. NH3 dư. Câu 20: Thể tích dung dịch HNO3 1M loãng ítnhất cần dùng để hoà tan hoàn toàn một hỗn hợp gồm 0,15 mol Fe và 0,15 mol Cu (biết rằng phản ứng tạo ra chất khử duy nhất là NO)
A. 1 lít. B. 0,6 lít. *C. 0,8 lít. D. 1,2 lít. Câu 21: 1,368 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 tác dụng vừa hết với dung dịch HCl, các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu đựơc dung dịch Y, cô cạn dung dịch Y thu được hỗn hợp gồm hai muối, trong đó khối lượng của muối FeCl2 là 1,143 gam. Dung dịch Y có thể hoà tan tối đa bao nhiêu gam Cu?
A. 0,216 gam. B. 1,836 gam. *C. 0,228 gam. D. 0,432 gam Câu 22: Hoà tan hết 2,32 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4, trong đó tỉ lệ khối lượng của FeO và Fe2O3 là 9 : 20 trong 200 ml dung dịch HCl 1M thu được dung dịch Y. Dung dịch Y hoà tan được tối đa bao nhiêu gam sắt ?
A. 3,36 gam. *B. 3,92 gam. C. 4,48 gam. D. 5,04 gam. Câu 23: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng dư thu được 1,344 lít khí NO sản phẩm khử duy nhất (ở đktc) và dung dịch X. Dung dịch X có thể hoà tan được tối đa 12,88 gam Fe. Số mol
của HNO3 có trong dung dịch ban đầu là
A. 1,04 mol. B. 0,64 mol. *C. 0,94 mol. D. 0,88 mol. Câu 24: Cho 11,34 gam bột nhôm vào 300 ml dung dịch hỗn hợp gồm FeCl3 1,2M và CuCl2 x (M) sau khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch X và 26,4 gam hỗn hợp hai kim loại. x có giá trị là
A. 0,4M. *B. 0,5M. C. 0,8M. D.1,0M. Câu 25: Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe và Cu tác dụng với dung dịch HCl dư thu được dung dịch Y, 10m/17 gam chất rắn không tan và 2,688 lít H2 (ở đktc). Để hoà tan m gam hỗn hợp X cần tối thiểu bao nhiêu ml dung dịch HNO3 1M (biết rằng phản ứng chỉ sinh ra sản phẩm khử duy nhất là NO)
A. 1200 ml. B. 800 ml. *C. 720 ml. D. 480 ml. Câu 26: Cho m gam Fe tan hết trong 400ml dung dịch FeCl3 1M thu được dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y thu được 71,72 gam chất rắn khan. Để hoà tan m gam Fe cần tối thiểu bao nhiêu ml dung dịch HNO3 1M (biết sản phẩm khử duy nhất là NO)
A. 540 ml. B. 480 ml. C. 160 ml. *D. 320 ml. Câu 27: Cho 6,72 gam bột kim loại Fe tác dụng 384 ml dung dịch AgNO3 1M sau khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch A và m gam chất rắn. Dung dịch A tác dụng được tối đa bao nhiêu gam bột Cu?
*A. 4,608 gam. B. 7,680 gam. C. 9,600 gam. D. 6,144 gam. Câu 28: 400 ml dung dịch hỗn hợp HNO3 1M và Fe(NO3)3 0,5M có thể hòa tan bao nhiêu gam hỗn hợp Fe và Cu có tỉ lệ só mol nFe : nCu = 2 : 3 (sản phẩm khử duy nhất là NO)?
A. 18,24 gam. *B. 15,20 gam. C. 14,59 gam. D. 21,89 gam. Câu 29: Hòa tan m gam hỗn hợp gồm Cu và Fe3O4 trong dung dịch HCl dư sau phản ứng còn lại 8,32 gam chất rắn không tan và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được 61,92 gam chất rắn. m có giá trị là
A. 31,04 gam. B. 40,10 gam. *C. 43,84 gam. D. 46,16 gam. Câu 30: Phản ứng nào sau đây chứng tỏ Fe2+ có tính khử yếu hơn so với Cu?