C. Li và Na hoặc Na và K D K và Rb.
A. 48,32 gam B 48,16 gam C 42,92 gam D 47,72 gam.
2.4.3. Một số ví dụ minh họa cách sử dụng bài tập hĩa học cĩ nhiều cách giải để rèn luyện tư duy cho học sinh
Bài 1 : 0,06 mol hỗn hợp A gồm CH3OH và 1 ancol cùng dãy đồng đẵng cĩ khối lượng là 4,02 gam, Cho tồn bộ hỗn hợp trên tác dụng vừa đủ với 6 gam axit axetic (H2SO4 đặc làm chất xúc tác, giả sử hiệu suất phản ứng đạt 100%). Tính khối lượng este thu được.
Hướng dẫn
GV:Yêu cầu học sinh đọc kỹđề bài, phân tích các điều kiện và yêu cầu đề bài. HS : Tĩm tắt đề bài dưới dạng sơ đồ như sau :
Sau khi thiết lập sơđồ xong, GV yêu cầu HS thực hiện bài giải. ( Đối với những lớp HS yếu thì GV phải gợi mởđặt câu hỏi để các em suy luận thơng qua những câu hỏi “tại sao” ).
HS cĩ thể giải bài tốn này 1 trong các cách giải sau :
Cách 1 : Phương pháp đại số
Gọi CT của ancol cùng dãy đồng đẵng với ancol metylic là : ROH CH3OH + CH3COOH → CH3COOCH3 + H2O (1)
a a
ROH + CH3COOH → CH3COOR + H2O (2)
b b
Ta cĩ :
= 32a + aMR +17b = 4,02 (3)
(4)
Nhân 42 cho (4) ta được : 42a + 42b = 0,06.42 = 2,52 (5) Cộng (3) và (5), ta được : 74a+ 59b + bR = 6,54. Cách 2 : Phương pháp bảo tồn khối lượng Ta cĩ: Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta cĩ : meste = 4,02 + 0,06.60 – 0,06.18= 6,54 (gam). Cách 3 : Phương pháp tăng giảm khối lượng
Cứ 1 mol ancol tạo thành 1 mol este thì khối lượng tăng : 59-17 = 42 gam. 0,06 mol ancol tạo thành 0,06 mol este thì khối lượng tăng: 0,06.42 =2,52 gam. Vậy : meste = 4,02 + 2,52 = 6,54 (gam).
Cách 4 : Phương pháp trung bình Gọi CTTB của 2 ancol là: 0,06 0,06 0,06 . .
Sau khi các em đã giải xong, GV gọi HS lên bảng trình bày cách giải của mình. GV giúp học sinh khảo sát lại lời giải để kiểm tra tồn bộ quá trình giải. Sau đĩ GV đặt câu hỏi: Ngồi cách giải trên cịn cách giải nào khác hay khơng? Cách giải trên đã tối ưu hay chưa? …
GV: Gọi HS lên trình bày các cách giải cĩ thể cĩ. (Nếu HS khơng tìm ra được cách gải nào khác nữa thì GV hướng dẫn cho các em đi tìm các cách giải kkhác).
Sau khi đã giải được tối đa các cách giải cĩ thể cĩ, GV hướng dẫn HS đánh giá, nhận xét lại tồn bộ các cách giải, chọn ra cách giải tối ưu nhất, khái quát hĩa thành dạng bài tập tiêu biểu để dễ dàng sử dụng cho những bài tập sau cĩ dạng tương tự.
Trong bài tập 1 này, nếu giải theo cách 1 thì HS phải biết cách ghép ẩn và chọn lựa phương trình cho phù hợp thì mới tìm ra đáp số, nên nhiều học sinh thấy bế tắc. Cịn cách 2, cách 3, cách 4 thì HS sẽ thấy dễ hiểu hơn. Đặc biệt là cách 2 ngắn gọn và dễ giải hơn rất nhiều. Vì vậy khi giải một bài tập, GV cần hướng dẫn cho các em nhiều cách giải, qua những cách giải đĩ mỗi HS sẽ lựa chọn cho mình một cách tiếp nhận kiến thức phù hợp. Qua đĩ làm cho tư duy hĩa học của các em sẽ phát triển.
Bài 2 : Cho V(l) khí CO2 (đktc) hấp thụ hồn tồn vào 250 ml dung dịch Ba(OH)2 0,6 M được 15,76g kết tủa. Tính giá trị của V.
Hướng dẫn
Tương tự như trên, GV cho HS đọc kỹđề bài, phân tích các điều kiện, sau đĩ gọi HS lên bảng trình bày các cách giải cĩ thể cĩ. Với HS bình thường sẽ trình bày theo cách 1, HS khá giỏi sẽ trình bày cách 2, cách 3 như sau:
Cách 1 :Phương pháp thơng thường Ta cĩ :
Nhận thấy số mol BaCO3 < Số mol Ba(OH)2. Vậy xảy ra 2 trường hợp sau : Trường hợp 1 : Ba(OH)2 dư.
CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O 0,08 0,08
VCO2 = 0,08.22,4 = 1,792 lít. Trường hợp 2 : Ba(OH)2 khơng dư.
CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O 0,08 0,08 0,08
2CO2 + Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2
0,14 0,07
VCO2 = (0,08+0,14).22,4 = 4,928 (lít).
Cách 2 : Phương pháp phương trình ion rút gọn
0,08 0,16 0,08 0,14 0,14 Trường hợp 1 : Chỉ xảy ra pt(1). VCO2 = 0,08.22,4 = 1,792 lít. Trường hợp 2 : Xảy ra pt(1) và pt(2). VCO2 = (0,08+0,14).22,4 = 4,928 (lít). Cách 3 : Phương pháp đồ thị
Dựa vào tỷ lệ phản ứng ở phương trình (1) và (2) ta vẽđược đồ thị biểu diễn lượng kết tủa thu được theo lượng CO2 đã phản ứng như sau :
Số mol BaCO3 0,08 0,15 0,22 0,3 Số mol CO2 0,15 0,08
Dựa vào đồ thị, nếu sau phản ứng thu được 15,76 gam kết tủa thì ta cĩ ngay :
Trường hợp 1: Số mol CO2 = 0,08 (mol) .
Trường hợp 2: Số mol CO2 = 0,22 (mol) . →Chọn đáp án C.
Sau khi đã trình bày các cách giải, GV cho cho các em làm thêm các bài tập tương tự trong hệ thống bài tập hĩa học cĩ nhiều cách giải. Qua 2 hoặc 3 bài tập tương tư như vậy, GV đặt vấn đề cho HS : Qua các bài tập và ví dụ mà ta đã làm, các em hãy cho biết cịn cách giải nào khác nữa khơng? ( GV hướng dẫn cho HS tính đặt biệt của bài tốn, suy luận, khái quát hĩa thành cơng thức chung cho dạng bài tập này). Sau khi suy luận được cơng thức, chúng ta sẽ kiểm chứng tính đúng đắn của cơng thức, bằng cách áp dụng vào những bài tập đã giải. nếu tất cả đều đúng thì cơng thức của ta suy luận cĩ độ tinh cậy cao và ta cĩ thể gọi là phương pháp dùng cơng thức kinh nghiệm, và ta cĩ cách giải 4.
Cách 4 : Phương pháp dùng cơng thức kinh nghiệm
Như vậy, với bài tập này, HS cĩ thể tư duy theo nhiều hướng khác nhau để tìm cách giải quyết bài tốn trên. Thơng thường các em lựa chọn cho mình cách 1 hoặc cách 2 để giải, và như vậy HS rất dễ quên đi một trường hợp và dễ dẫn đến lựa chọn đáp số khơng chính xác, đặc biệt là làm trắc nghiệm khách quan. Với HS cĩ tư duy, chưa hài lịng với những cách giải hiện cĩ, đi tìm những cách giải mới, sáng tạo từđĩ tìm ra được quy luật chung và đưa ra được cơng thức cho một dạng bài tập hĩa học. Cụ thểở bài tập này, HS giải bằng cách 4 ngắn gọn và hay hơn rất nhiều so với những cách trên, tuy nhiên cần phải chú ý đến điều kiện cho cơng thức thực nghiệm này là số mol kết tủa phải nhỏ hơn hoặc bằng số mol của Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2. Với việc tìm ra được cơng thức cho một dạng bài tập như vậy giúp các em giải bài tập được nhanh hơn, chính xác hơn, qua đĩ kích thích các em tìm tịi, khám phá ra những cách giải mới ngắn gọn và hay hơn cho những dạng bài tập khác. Từ đĩ tư duy của các em sẽ được rèn luyện và phát triển.
Như đã trình bày, việc giảng dạy bài tập hĩa học cĩ nhiều cách giài phụ thuộc vào kết quả thường xuyên rèn luyện làm bài tập ở nhà của HS và phụ thuộc vào từng đối tượng HS cụ thể. Do đĩ, tuỳ vào từng trường hợp mà giáo viên tổ chức các hoạt động dạy học sao cho cĩ hiệu quả nhất. Mặc dù vậy, trong các giờ bài tập GV khơng nhất thiết phải giải hết tất cả các cách giải, mà GV phát tài liệu trình bày các phương pháp giải tốn hĩa học, trình bày các cách giải cho những dạng bài tập tiêu biểu, điển hình để HS tham khảo tìm cho mình cách giải phù hợp nhất. Dưới đây, chúng tơi trình bày các
cách giải cho một số bài tốn hĩa học cĩ dạng tương tự như trong hệ thống bài tập hĩa học đã xây dựng để GV và HS làm tư liệu nghiên cứu :
Bài 1 : Đốt cháy 0,3 gam một este (A) thu được 224 ml khí CO2 (đktc) và 0,18 gam nước. Tỉ khối hơi của A đối với H2 bằng 30. Xác định cơng thức phân tử của este (A).
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Gọi cơng thức đơn giản của este (A) là : CxHyOz. Khối lượng của nguyên tố :
Lập tỉ lệ :
Cơng thức đơn giản của X là : CH2O.
→ Cơng thức phân tử của (A) là : C2H4O2.
Cách 2 : Gọi cơng thức đơn giản của este (A) là : CxHyOz. Số mol của các nguyên tố :
Lập tỉ lệ : x:y:z = 0,01:0,02:0,01= 1:2:1.
→ Cơng thức phân tử của (A) là: C2H4O2.
Cách 3 : Xác định trực tiếp cơng thức phân tử Số nguyên tử của các nguyên tố trong A : Số nguyên tử cacbon :
Số nguyên tử hiđro : Số nguyên tử oxi :
Cách 4 : Gọi cơng thức tổng quát của este (A) là : CxHyOz.
Theo đề bài ta cĩ hệ phương trình :
→ Cơng thức phân tử của (A) là : C2H4O2.
Nhận xét : Với loại bài tập này, thì GV cĩ thể giảng dạy cho các em cả 4 cách, qua 4 cách đĩ các em sẽ lựa chọn cho mình một cách giải phù hợp với tư duy của các em.
Bài 2 : Xà phịng hĩa 13,2 gam hỗn hợp 2 este HCOOC3H7 và CH3COOC2H5 cần dùng 100 ml dung dịch NaOH xM. Giá trị của x là
A. 1,5. B. 0,75. C. 1. D. 2.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Phương pháp thơng thường
HCOOC3H7 + NaOH → HCOONa + C3H7OH
a a (mol)
CH3COOC2H5 + NaOH → CH3COONa + C2H5OH
b b(mol)
Ta cĩ: = 0,15 (mol).
Cách 2 : Gọi CTTB của 2 este là : RCOOR’
RCOOR’ + NaOH → RCOONa + H2O
Ta cĩ:
→ĐÁP ÁN A.
Cách 3 : Phương pháp bảo tồn điện tích
Áp dụng định luật bảo tồn điện tích : dung dịch sau phản ứng chứa ion RCOO- Và Na+ . →
Nhận xét : Với bài tập này, thì cách 2 và cách 3 sẽ nhanh hơn cách 1.
Bài 3 : Một đieste được điều chế từ một axit đa chức và 2 ancol đơn chức. Cho 0,1 mol X tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH thu được 13,4 gam muối và 7,8 gam hỗn hợp ancol. Xác định X.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Phương pháp thơng thường
Gọi CT của este trên là: R1OCO – R – COOR2
R1OCO – R – COOR2 + NaOH → NaOCO – R – COONa + R1OH + R2OH 0,1 mol 0,1 mol 0,1 mol 0,1 mol
→ X là : CH3OCO – COOC2H5.
Cách 2 : Phương pháp trung bình
Gọi CT của este trên là : .
0,1 mol 0,1 mol 0,2 mol
→ trong hỗn hợp ancol cĩ CH3OH và ancol cịn lại là ROH Mà → 0,1.32+ 0,1.(MR + 17) = 7,8 → MR = 29 (C2H5 - ). → X là: CH3OCO – COOC2H5. Cách 3 :Phương pháp bảo tồn khối lượng Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng, ta cĩ : → R1 15 (CH3 - ) 29 (C2H5-) R2 29 (C2H5-) 15 (CH3 - )
→ . TH1 : → X là: CH3OCO – COOC2H5. TH2 : (CH2) . ( loại )
Bài 4 : Cho 17,6 gam etyl axetat vào 400ml dung NaOH 1M, sau khí phản ứng xảy ra hồn tồn thu được dung dịch A, Cơ cạn A thu được hỗn hợp chất rắn Y. Đem đốt cháy hồn tồn chất rắn Y thì cần V(lit) O2 (đktc) thu được hỗn hợp khí Z (CO2 và H2O) và m gam Na2CO3. Tính giá trị V.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Phương pháp thơng thường . nNaOH= 0,4 (mol).
CH3COOC2H5 + NaOH → CH3COONa + C2H5OH 0,2 mol 0,2(mol) 0,2(mol)
Chất rắn Y :
2CH3COONa + 4O2 → Na2CO3 + 3CO2 + 3H2O 0,2 (mol) 0,4 (mol) 0,1(mol)
CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O 0,2 mol 0,1 mol → . . Cách 2 : Phương pháp sơ đồ và bảo tồn nguyên tố R1 15 (CH3 - ) 29 (C2H5-) R2 29 (C2H5-) 15 (CH3 - ) R1 15 (CH3 - ) R2 15 (CH3-)
Bảo tồn nguyên tố Na, ta được :
Bảo tồn nguyên tố H, ta được :
.
Bảo tồn nguyên tố oxi, ta được :
.
Cách 3 : Phương pháp bảo tồn khối lượng Tương tự như trên, ta cĩ :
Bài 5 : Lên men 10,8 kg glucozơ chứa 20% tạp chất, sau phản ứng thu được 3,68 kg ancol etylic. Tính hiệu suất của phản ứng lên men.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Phương pháp thơng thường
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2 CO2 0,048 0.096 → . Cách 2 : Phương pháp tỉ lệ khối lượng C6H12O6 → 2C2H5OH + 2 CO2 180 2. 46 ? 3,68
→
Cách 3 : Phương pháp tăng giảm khối lượng
Cứ 1mol C6H12O6 tạo ra 2 mol C2H5OH thì làm khối lượng giảm 88 gam. 0,048 mol C6H12O6 → khối lượng giảm : 0.048. 88 =4,224 gam. → khối lượng ancol lý thuyết thu được là : 8,64 – 4,224= 4,416 gam. →
Bài 6 : Thủy phân hồn tồn 76,95 gam saccarozơ trong dung dịch axit đun nĩng thu được dung dịch A. Trung hịa dung dịch A bằng NaOH vừa đủ. Cho dung dịch A vào lượng dư AgNO3/NH3 thì thu được bao nhiêu gam kết tủa? ( Xem như các phản ứng xảy ra hồn tồn).
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Phương pháp thơng thường
C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
0,225 mol 0,225 mol 0,225 mol
(Vì cả glucozơ và fructozơđều tác dụng với AgNO3/NH3 nên ta xem fructozơ như là glucozơ) C6H12O6 2Ag 0,45 mol 0,9 mol → Cách 2 : Phương pháp sơ đồ 0,225mol 0,9 mol → Cách 3 : Phương pháp tăng giảm khối lượng
1 mol tạo ra được 4 mol Ag thì khối lượng tăng 90 gam. 0,225 mol → khối lượng tăng : 0,225. 90 = 20,25 gam.
→
Bài 7 : Tính thể tích axit HNO3 63% (D=1,4 g/ml) cần vừa đủ sản xuất được 59,4 kg xenlulozơ trinitrat ( H%= 80%).
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Phương pháp thơng thường
[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3 [C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O 0,6 kmol 0,2 kmol
→
Cách 2 : Phương pháp tỉ lệ khối lượng
[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3 [C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O
3.63 297 ? 59,4 → Cách 3 : Phương pháp bảo tồn nguyên tố Ta cĩ : →
Bài 8 : Lên men m gam glucozơ cĩ chứa 10% tạp chất trơ ( H%=80%), hấp thụ tồn bộ lượng khí sinh ra vào dung dịch Ca(OH)2 dư thì thu được 10 gam kết tủa. Tính giá trị m.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Phương pháp thơng thường
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
0,05mol 0,1 mol CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
0,1 mol 0,1 mol
180 2.100
? 10
Bài 9 : Cho 13,35 gam hỗn hợp X gồm H2N-CH2CH2COOH và CH3CH(NH2)COOH tác dụng với V ml dung dịch NaOH 2M thu được dung dịch Y. Biết dung dịch Y tác dụng vừa đủ với 250 ml dung dịch HCl 1M. Tính giá trị của V. Hướng dẫn giải Cách 1 : Phương pháp sơ đồ . . . Cách 2 : Phương pháp bảo tồn điện tích
Nhận xét : Nếu sử dụng phương pháp khác như phương pháp thơng thường, để giải bài tốn trên thì sẽ rất mất thời gian, thậm chí bế tắc, vì số lượng phương trình tương đối nhiều, mà chỉ cĩ hai dữ kiện. Điểm nhằm rèn luyện tư duy cho HS của bài tốn khơng chỉở chỗ nhận ra hỗn hợp Y tác dụng với HCl cũng chính lả hỗn hợp X và NaOH tác dụng với HCl, mà điều quan trọng là phải biết suy nghĩ tìm ra phương pháp giải hợp lí nhất, vì hướng đi đúng thì mới cĩ cách giải hay nhất và ngắn nhất.
Bài 10 : Đốt cháy hồn tồn hỗn hợp X gồm 2 amin no đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng, thu được 22 g CO2 và 14,4 g H2O. Xác định CTPT của hai amin.
Cách 1 : Phương pháp thơng thường
Gọi CTPT trung bình của 2 amin no đơn là
0,5mol 0.8 mol
Cách 2 : Phương pháp bảo tồn nguyên tố
Ta cĩ:
Nhận xét : Cách 2 sẽ giải nhanh hơn cách 1, vì HS chỉ cần tính được số mol CO2 và số mol H2O là cĩ thể lựa chọn được đáp số, đặc biệt là làm bài thi trắc nghiệm khách quan.
Bài 11 : Cho hỗn hợp X gồm hai chất hữu cơ cĩ cùng cơng thức phân tử C2H7NO2 tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH và đun nĩng, thu được dung dịch Y và 4,48 lít hỗn hợp Z (ở đktc) gồm hai khí (đều làm xanh giấy quỳ ẩm). Tỉ khối hơi của Z đối với H2 bằng 13,75. Cơ cạn dung dịch Y thu được khối lượng muối khan là