IỊ2.1.4. Rèn luyện năng lực tự học, tự đọc và tự tìm tòi

IỊ2. Sử dụng bài tập HH vô cơ trong bồi dưỡng HSG ở trường THPT

IỊ2.1.4. Rèn luyện năng lực tự học, tự đọc và tự tìm tòi

n (tan) = nCO2(dư) = 0,2 – 0,0025 = 0,175 mol.

 2 CO n (tổng số) = 0,2 + 0,175 = 0,375 mol  2 CO V = 8,4 lít. 2. PTPƯ: MgCO3 + 2HCl MgCl2 + H2O (4) BaCO3 + 2HCl BaCl2 + H2O (5)

- Giả sử tất cả là MgCO3lượng CO2 thu được sẽ lớn nhất (vì 3 MgCO M <MBaCO3): nCO2(max) = 84 1 , 28 = 0,33 mol.

- Giả sử tất cả là BaCO3 CO2 thu được sẽ nhỏ nhất: 2

CO

n (min)= 0,14 mol.

- Lượng kết tủa phụ thuộc vào số mol CO2 (giá trị lớn nhất là 0,2 mol).

 Lượng kết tủa lớn nhất khi: 2 CO n = 0,2 = nMgCO3+ nBaCO3= 84 . 100 1 , 28 a + 197 . 100 ) 100 ( 1 , 28 a a = 29,89%. - Biện luận các trường hợp xảy ra:

 Trường hợp 1: 2 CO n = 0,14 mol < 2 ) (OH Ca n không có (3).  3 CaCO n = nCO2= 0,14 mol.

 Trường hợp 2: nCO2= 0,33 mol > nCa(OH)2 xảy ra (3).



3

CaCO

n = 0,2 – (0,33 – 0,2) = 0,07 mol. Vậy lượng kết tủa nhỏ nhất khi a = 100%.

Để giải các bài tập nêu trên, đòi hỏi học sinh phải suy nghĩ một cách kỹ lưỡng, toàn diện thì việc suy lý mới chính xác. Qua đó, HS được rèn luyện khả năng suy lý diễn dịch, tức đi từ cái chung đến những sự vật hiện tượng riêng lẻ.

Ví dụ 8. Đốt cháy hết m1 gam photpho, được hợp chất Ạ Cho A tác dụng với m2 gam đ NaOH có nồng độ C%, thu được đ X.

1. Hãy cho biết đ X gồm chất nào ? Bao nhiêu mol ?

2. Trên cơ sở câu 1, hãy trả lời các câu hỏi trắc nghiệm sau đây:

2.1. Đốt cháy hoàn toàn 6,2 gam P thu được hợp chất X. Hoà tan hết X vào nước, được đ Ỵ Cho đ Y tác dụng với 200 ml đ NaOH 1M, được đ Z có chứa

Ạ 0,2 mol NaH2PO4 ; B. 0,1 mol NaH2PO4 và 0,1 mol Na2HPO4. C. 0,2 mol Na2HPO4; D. 0,1 mol NaH2PO4 và 0,1 mol NaOHdư.

2.2. Đốt cháy hoàn toàn 9,3 gam P thu được hợp chất X. Hoà tan hết X vào nước, được đ Ỵ Cho đ Y tác dụng với 350 ml đ NaOH 2M, được dung dịch Z có chứa

Ạ 0,3 mol NaH2PO4 . B. 0,35 mol NaH2PO4 và 0,35 mol Na2HPO4. C. 0,2 mol Na2HPO4 và 0,1 mol Na3PO4. D. 0,7 mol Na3PO4.

2.3. Đốt cháy hoàn toàn 9,3 gam P thu được hợp chất X. Hoà tan hết X vào nước, được đ Ỵ Cho đ Y tác dụng với 100 ml đ NaOH 1M, được đ Z có chứa

C. 0,2 mol Na2HPO4 và 0,1 mol Na3PO4. D. 0,3 mol Na3PO4.

Hướng dẫn

1.1.+ Các PTPƯ:

4P + 5O2  2P2O5 (1) H3PO4 + NaOH  NaH2PO4 (3) 2P2O5 + 3H2O  2H3PO4 (2) NaH2PO4 + NaOH Na2HPO4 (4)

NaH2PO4 + NaOH Na2HPO4 (5) + Xác định được: nH3PO4 = nP = m1/31 = a mol.

nNaOH = nP = m2. C%/400.100 = b mol. + Biện luận các trường hợp xảy ra:

Trường hợp 1: b < a tức chỉ xảy ra (3) .

 X gồm : NaH2PO4: b mol; H3PO4 dư : (a-b) mol.  Trường hợp 2: b = a tức vừa kết thúc (3).

 X gồm : NaH2PO4 : b = a mol .

 Trường hợp 3: a < b < 2a tức (3) kết thúc, (4) xảy ra một phần .  X gồm : NaH2PO4 : (2a-b) mol ; Na2HPO4 : (b-a) mol.

 Trường hợp 4: b =2a tức (4) vừa kết thúc.  X gồm : Na2HPO4 : b = 2a mol .

 Trường hợp 5: 2a < b < 3a tức (4) kết thúc và (5) xảy ra một phần.  X gồm : Na2HPO4 : (3a- b) mol ; Na3PO4 : (b –2a) mol.

 Trường hợp 6: b = 3b tức (5) vừa kết thúc .  X gồm : Na3PO4 : a mol .

 Trường hợp 7: b > 3a tức (5) kết thúc.

 X gồm: Na3PO4: a mol ; NaOH dư: (b - 3a) mol; NaOH dư : 0,25 mol. Từ các trường hợp trên, ta có sơ đồ khái quát tạo thành các sản phẩm khi cho a mol H3PO4 tác dụng với đ chứa b mol NaOH như sau:

b < a a a < b < 2a 2a 2a < b < 3a 3a b > 3a NaH2PO4 NaH2PO4 Na2HPO4 Na3PO4 b

b mol NaH2PO4 (2a-b) mol Na2HPO4 (3a-b) mol Na3PO4 a mol H3PO4 dư b = a mol Na2HPO4 b = 2a mol Na3PO4 b=3a mol NaOH dư

(a-b) mol (b-a) mol (b-2a) mol (b-3a) mol

Như vậy, sơ đồ khái quát hoá trên là kết quả của sự suy lý trên cơ sở các PƯ xảy ra trong từng trường hợp cụ thể.

2. Dựa vào sơ đồ khái quát trên để giải chùm BT trắc nghiệm:

Ví dụ: 2.2.Sơ đồ PƯ: P t0C

2 1

P2O5 H3PO4 NaOH

Z gồm : Na2HPO4 : 0,2 mol; Na3PO4: 0,1 mol.

BT trên là sự kết hợp giữa câu hỏi trắc nghiệm khách quan và tự luận, đó là kiến thức HH cơ bản về tác dụng của H3PO4 với đ kiềm (NaOH). Tuỳ theo tỷ lệ lượng chất tham gia PƯ mà tạo thành các sản phẩm khác nhaụ

Từ việc biện luận các trường hợp xảy ra, ta có thể khái quát bằng sơ đồ việc tạo thành các sản phẩm khi cho a mol H3PO4 tác dụng với đ chứa b mol NaOH.

Trên cơ sở khái quát các sản phẩm tạo thành theo sơ đồ, HS có thể trả lời

chùm BT trắc nghiệm một cách nhanh chóng và dễ ràng hơn.

ở đây, HS sẽ phải suy lý diễn dịch, từ cái chung (sơ đồ) đến cái riêng lẻ (câu hỏi trắc nghiệm cụ thể).

IỊ2.1.3. Rèn luyện năng lực tổng hợp kiến thức

Như trên đã nêu, trong hoạt động nhận thức tổng hợp không phải là số cộng đơn giản hai hay nhiều sự vật, không phải là sự liên kết máy móc các bộ phận thành chỉnh thể. Sự tổng hợp chân chính là một hoạt động tư duy xác định, đặc biệt là đem lại kết quả mới về chất, cung cấp một sự hiểu biết mới nào đó về hiện thực. Đối với HSG, một trong nhưng yêu cầu về chuyên môn là phải có kiến thức sâu, rộng. Do vậy, rèn luyện cho HS năng lực tổng hợp kiến thức là việc rất quan trọng. HS có năng lực tổng hợp kiến thức sẽ phát hiện vấn đề, tìm tòi giải quyết vấn đề một cách nhanh hơn, đầy đủ và toàn diện hơn.

Thực tiễn cho thấy, rèn luyện năng lực tổng hợp kiến thức cho HS là việc rất khó. Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó năng lực cá nhân của HS là yếu tố cực kỳ quan trọng. Trong bồi dưỡng HSG, GV có thể sử dụng BT tổng hợp để rèn luyện cho HS năng lực nàỵ BT tổng hợp có thể theo hai hình thức:

- Tổng hợp theo bề rộng của kiến thức. - Tổng hợp theo chiều sâu của kiến thức.

Sau đây, chúng tôi dẫn ra một vài ví dụ về BT tổng hợp.

Ví dụ 1. Mỗi phân tử XY3 có tổng các hạt prton, nơtron, electron bằng 196. Trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 60 và số hạt mạng điện của X ít hơn số hạt mang điện của Y là 76.

1. Hãy xác định X, Y, XY3.

2.Viết cấu hình electron của X, Ỵ

3.Hợp chất XY3 khi hoà tan vào một số dung môi hoặc khi bay hơi ở nhiệt độ không quá cao thì tồn tại ở dạng đime (X2Y6). ở nhiệt độ cao (7000C) đime bị phân li thành monome (XY3).

ạ Viết công thức cấu tạo Lewis của phân tử đime và monomẹ

đime và monome và mô tả cấu trúc hình học của các phân tử đó.

4. Dựa vào PƯ oxi hoá khử và PƯ trao đổi, hãy viết PTPƯ (có ghi điều kiện) các trường hợp xảy ra tạo ra XY3.

Hướng dẫn

1. + Xác định được: X là Al ; Y là Cl ; XY3 là AlCl3.

2. Cấu hình e: Al : 1s22s22p63s23p1 ; Cl : 1s22s22p63s23p5 . 3. [Ví dụ 2 –IỊ2.2.2.2.]

4. Các PTPƯ:

(1) 2Al + 3Cl2 t0 AlCl3 (4) Al(OH)3+3HCl  AlCl3 + 3H2O (2) 2Al + 3CuCl2  2AlCl3 + 3Cu (5) Al2S3 + 6HCl  2AlCl3 + 3H2S (3) Al2O3 + 6HCl  2AlCl3 + 3H2O (6)NaAlO2+4HClAlCl3+NaCl+ 2H2O

(7)Al2(SO4)3+3BaCl22AlCl3 + 3BaSO4 BT trên có sự tổng hợp nhiều kiến thức: Cấu tạo nguyên tử, liên kết HH, hình học phân tử, tính chất HH. Kiến thức trong BT có sự liên kết thành một chỉnh thể thống nhất. Để giải BT, HS phải phân tích, tổng hợp, vận dụng nhiều kiến thức, từ cơ sở HH chung đến HH vô cơ. Qua BT, HS sẽ được củng cố kiến thức cơ bản (cấu tạo nguyên tử Al, Cl; liên kết HH trong AlCl3, Al2Cl6 và tính chất HH một số hợp chất của Al). Đồng thời, HS được nâng cao, mở rộng kiến thức về cấu trúc phân tử của AlCl3, Al2Cl6.

Ví dụ 2. SO2 là oxit quan trọng của lưu huỳnh:

1. Viết công thức cấu tạo phân tử SO2. Dựa vào sự xen phủ của các AO, hãy giải thích sự tạo thành các liên kết trong phân tử SO2.

2. Hãy so sánh độ tan của SO2 trong các đ sau:

ạ NaCl; b. HCl ; c. NH4Cl, d. Na2S. 3. Người ta thực hiện các thí nghiệm sau về SO2:

Thí nghiệm 1: Dẫn SO2 lội chậm qua 10 ml đ FeSO4 và Fe2(SO4)3, sau đó thêm đ NaOH đến dư, thấy có kết tủa xanh rêụ Lắc mạnh hỗn hợp trong không khí thấy có kết tủa nâu đỏ.

Thí nghiệm 2: Dẫn SO2 đi qua nước brom đến khi vừa mất màu nâu đỏ. Thêm tiếp vào đó đ BaCl2, thấy tạo thành kết tủa trắng.

Thí nghiệm 3: Dẫn từ từ SO2 đi qua 1 lít đ CăOH)2 (đ A). Sau PƯ thu được đ có pH = 12 và kết tủa CaCO3. Lọc lấy kết tủa rồi rửa sạch, làm khô cân nặng 1,2 gam.

ạ Hãy viết các PTPƯ để giải thích các hiện tượng xảy ra ở thí nghiệm 1 và 2. b. Hãy tính:

+ Nồng độ mol/lít của CăOH)2 trong đ Ạ

4. Trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp SO2 được điều chế bằng cách nào ? Viết các PTPƯ minh hoạ.

Huớng dẫn

1. [Bài tập 1 – IỊ1.2.1]. 2. [Ví dụ 2 – IỊ1.2.2.1]. 3.ạ + Thí nghiệm 1:

(1)SO2+ Fe2(SO4)3 +2H2O 2FeSO4 +H2SO4 (3)FeSO4+2NaOHFe(OH)2+Na2SO4 (2) H2SO4 + 2NaOH  Na2SO4 + H2O (4) 4Fe(OH)2 + O2 +2H2O4Fe(OH)3

+ Thí nghiệm 2:

SO2 + Br2+ 2H2O  H2SO4 + 2HBr (1) BaCl2 + H2SO4 BaSO4 + 2HCl (2) 3.b. + PTPƯ: SO2 + CăOH)2  CaSO3 + H2O

+ Xác định được: CCa(OH)2 = 0,015 mol.

4.+ Trong phòng thí nghiệm : Na2SO3 + H2SO4  Na2SO4 + SO2 + H2O + Trong công nghiệp:

- Đốt S : S + O2 t0 SO2

- Đốt FeS2: 4FeS2 + 11O2 t0 2Fe2O3 + 8SO2

Khi giải BT trên, HS phải vận dụng tổng hợp kiến thức về liên kết HH, cân bằng HH, tính chất HH, cách điều chế SO2. Đồng thời, phải phân tích, so sánh, tìm tòi để xác định thể tích SO2, nồng độ CăOH)2.

Ví dụ 3. Có đ hh X gồm BăNO3)2 , Pb(NO3)2, Mg(NO3)2, Al(NO3)3, Zn(NO3)2, Fe(NO3)2,NH4NO3, KNO3 (nồng độ mỗi muối  0,1M).

Hãy chứng minh sự có mặt của từng ion trong đ X bằng PP HH. Viết các PTPƯ xảy ra (nếu có) để minh hoạ.

Hướng dẫn

+ Nhận ra NO3- :

Thêm vào đ X một ít H2SO4 và một ít bột Cụ Nếu có PƯ thoát ra chất khí bị hoá nâu trong không khí  chứng tỏ trong X có NO3_ (tức muối nitrat).

+ Nhận ra NH4+ và K+ :

- Cho đ Na3PO3 đến dư vào đ X: Al3+ + PO43- AlPO4 3M2+ + 2PO43- M3(PO4)2 R+ + PO43- không PƯ. ( M(NO3)2 : BăNO3)2, Mg(NO3)2 Zn(NO3)2 Fe(NO3)2 Pb(NO3)2) - Lọc bỏ kết tủa, lấy phần đ và chia làm hai phần:

* Phần 1: Cho đ NaOH đến dư và đun nóng. Nếu có khí mùi khai thoát ra (hoặc làm xanh giấy quỳ tím tẩm nước)  chứng tỏ trong X có NH+(tức NHNO ):

NH4+ + OH- NH3 + H2O

* Phần 2 : Dùng đũa thuỷ tinh nhúng vào đ và đốt trên ngọn lủa đèn cồn. Nếu ngọn lửa có màu tím hoa cà  chứng tỏ trong đ X có K+ (tức KNO3).

+ Nhận ra Ba2+ và Pb2+:

Cho đ H2SO4 dư vào đ X, được kết tủa A và đ B. Ba2+ + SO42- BaSO4 trắng ; Pb2+ + SO42- PbSO4 trắng

- Cho kết tủa A (BaSO4, PbSO4) vào đ NaOH dư. Nếu còn kết tủa không tan  là BaSO4 chứng tỏ trong X có Ba2+(tức BăNO3)2).

PbSO4 + 4OH- [Pb(OH)4] 2-

- Lọc, lấy phần đ (PbO22-, SO42-...) và cho tác dụng với đ Na2S . Nếu có kết tủa đen  là PbSO4 chứng tỏ trong đ X có Pb2+(tức Pb(NO3)2).

[Pb(OH)4] 2- + S2-  PbS đen + 4OH- + Nhận ra Al3+, Zn2+:

Cho đ (NaOH + H2O2) đến dư vào đ B (Al3+, Zn2+, Mg2+, Fe2+...), được kết tủa C và đ D : Mg2+ + 2OH- Mg(OH)2trắng

Fe2+ + 2OH-  Fe(OH)2trắnh xanh ; 2Fe(OH)2 + H2O2 2Fe(OH)3  nâu đỏ

Al3+ + OH- Al(OH)ẩutắng ; Al(OH)3 + OH- [Al(OH)4]-

Zn2++ 2OH-  Zn(OH)2trắng ; Zn(OH)2 + 2OH-  [Zn(OH)4]2-

- Cho NH4Cl dư vào đ D ([Al(OH)4]-, [Zn(OH)4]2-...) và đun nóng hồi lâụ Nếu xuất hiện kết tủa trắng trở lại chứng tỏ trong đ X có Al3+ (tức Al(NO3)3):

[Al(OH)4]- + NH4+  Al(OH)3 trắng + NH3 + H2O

- Lọc bỏ phần kết tủa Al(OH)3, được đ E ( [Zn(OH)4]2-...). Cho đ Na2S vào đ Ẹ Nếu xuất hiện kết tủa trắng chứng tỏ trong đ X có Zn2+ (tức Zn(NO3)2):

[Zn(OH)4]2-+ 4NH4+ [Zn(NH3)4]2- + 4H2O [Zn(NH3)4]2- + S2- ZnSđen + 4NH3 + Nhận ra Mg2+, Fe3+:

Cho kết tủa C ( Fe(OH)3, Mg(OH)2 ) vào đ NH4Cl dư và đun nóng, được kết tủa F và đ G: Mg(OH)2 + 2NH4+ Mg2+ + 2NH3 + 2H2O

- Cho đ Na2HPO4 dư vào đ G ( Mg2+...). Nếu xuất hiện kết tủa trắng  chứng tỏ X có Mg2+(tức Mg(NO3)2).

- Hoà tan kết tủa F (Fe(OH)3) trong đ HNO3 dư rồi cho thêm vài giọt NH4SCN. Nếu đ tạo thành có màu đỏ máu chứng tỏ X có Fe2+(tức Fe(NO3)2).

Fe(OH)3 + 3H+  Fe3+ + 3H2O ; Fe3+ + SCN- Fe(SCN)3 đỏ máu.

Để giải BT trên, HS phải phân tích, tìm tòi và vận dụng tổng hợp nhiều kiến thức về đ điện li; kiến thức về tính chất HH của hợp chất kim loại kiềm,

kiềm thổ, nhôm, kim loại chuyển tiếp, muối amoni; kiến thức về phân tích HH

Ví dụ 4. Có một hh gồm Al, Fe có thành phần không đổi và hai đ NaOH, HCl đều chưa biết nồng độ. Qua thí nghiệm, người ta biết rằng: