2.3.1.1. Bài tập phải đảm bảo tớnh chớnh xỏc, khoa học
Đõy là nguyờn tắc rất quan trọng trong việc cung cấp kiến thức cho HS. Bài tập phải chớnh xỏc, khụng được phộp sai sút, trỏnh việc HS hiểu sai vấn đề khoa học. Ngụn từ phải rừ ràng, đảm bảo tớnh khoa học.
2.3.1.2. Bài tập phải đảm bảo tớnh hệ thống, tớnh đa dạng
Bài tập phải bao quỏt chương trỡnh học. Vấn đề đưa ra cần cú tớnh khỏi quỏt cho từng bài, từng chương, từng khối học. Bờn cạnh đú cỏc bài tập phải đa dạng trỏnh sự nhàm chỏn trong khi làm bài tập. Kớch thớch học sinh độc lập vận dụng suy nghĩ, sỏng tạo.
2.3.1.3. Bài tập phải đảm bảo tớnh vừa sức
Phải xõy dựng cỏc bài tập vừa sức với HS, từ cơ bản đến phức tạp, từ thấp đến cao, từ dễ đến khú, từ cụ thể đến trừu tượng. Bài tập cú tớnh phõn loại học sinh.
2.3.1.4. Bài tập phải mở rộng kiến thức, vốn hiểu biết của học sinh
Bài tập phải kớch thớch học sinh suy nghĩ, vận dụng hết cỏc kiến thức lý thuyết đó được học để giải quyết bài toỏn. Sau khi giải quyết bài toỏn xong, học sinh thu lại khụng những là kiến thức mà lĩnh hội cả phương phỏp giải bài tập. Bờn cạnh cỏc bài tập tớnh toỏn, nờn cú những bài tập thực tế, những hiện tượng xung quanh cỏc em, yờu cầu cỏc em vận dụng lý thuyết để giải thớch, từ đú sẽ giỳp cỏc em cú vốn hiểu biết sõu rộng.
2.3.1.5. Bài tập phải phỏt triển năng lực nhận thức, rốn luyện kỹ năng hoỏ học cho học sinh
Một kỹ năng quan trọng, khụng thể thiếu đối với một học sinh giỏi húa học là năng lực nhận thức và kỹ năng húa học. Thụng qua bài tập, cỏc buổi thực hành rốn luyện cho cỏc em kỹ năng làm thớ nghiệm, kỹ năng giải bài tập húa học. Bài tập đưa ra cần yờu cầu học sinh giải theo nhiều cỏch khỏc nhau, giỳp phỏt triển năng lực nhận thức cho học sinh.
2.3.2 Cỏc dạng bài tập và sử dụng bài tập trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi hoỏ học
2.3.2.1. Bài tập về hoỏ học đại cương và vụ cơ
Dạng 1 : Cấu tạo nguyờn tử
Phương phỏp giải :
- Nguyờn tử được cấu tạo bởi 3 loại hạt: proton (mang điện +), electron (mang điện -), và nơtron (khụng mang điện).
- Trong nguyờn tử :
* Số p = số e = số đơn vị điện tớch hạt nhõn (Z )= số thứ tự của nguyờn tố trong bảng hệ thống tuần hoàn
* Quan hệ giữa số p và số n : Khi Z< 83 thỡ p≤ n ≤ 1,5p
* Khối lượng tương đối của một nguyờn tử (Nguyờn tử khối): NTK = số p + số n * Khối lượng tuyệt đối của một nguyờn tử : mnguyờn tử = me + mp + mn
với : m1p ≈m 1n ≈ 1đvc ≈ 1,67.10-24 (g); m1e ≈ 9,11.10-28(g)
* Một nguyờn tố cú thể cú nhiều đồng vị, cụng thức tớnh nguyờn tử khối trung bỡnh của cỏc đồng vị như sau:
1 1 2 2 3 3 1 2 3 x .A x .A x .A .... x x x .... + + + = + + + M (x1+ x2+ x3+ ....= 100%) Trong đú : xi : tỉ lệ % đồng vị i; Ai là số khối của đồng vị Ai
Một số vớ dụ :
Bài 1 : Tổng số hạt proton, notron, electron trong một nguyờn tử là 155. Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt khụng mang điện là 33 hạt. Tỡm số proton, notron, và số khối A của nguyờn tử. - Túm tắt bài toỏn : số p số e số n 33 Cho Tìm số p, số n, số khối A = ? số p số n số e 155 + − = → + + =
- Xỏc định hướng giải : Dựa vào dữ kiện bài toỏn lập hệ, giải hệ tỡm số p, số n, A. - Trỡnh bày bài giải : Gọi số proton, số nơtron, electron của nguyờn tử nguyờn tố lần lượt là : p, n, e. (p, n, e є N*).
Do nguyờn tử trung hoà nờn số proton = số electron → p = e Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt khụng mang điện là 33 hạt : (p+e) – n = 33 Từ đú ta cú hệ : ( ) p n e 155 p 47 p e e 47 n 61 p e – n 33 + + = = = ↔ = + = =
Vậy trong nguyờn tử : Số proton = 47; số nơtron = 61; số khối A = số p+ số n = 108 Bài 2 : Tổng số hạt proton, notron, electron của nguyờn tử một nguyờn tố là 21. Hóy xỏc định tờn nguyờn tố đú.
- Túm tắt bài toỏn : Cho số p+ số n + số e = 21 → Xỏc định nguyờn tố đú?
- Xỏc định hướng giải : Lập phương trỡnh tổng số hạt, sau đú sử dụng khi Z < 83 thỡ
p n 1,5p≤ ≤ → →p tên nguyên tố.
- Trỡnh bày bài giải : Gọi số proton, số nơtron, electron của nguyờn tử nguyờn tố lần lượt là : p, n, e (p, n, e є N*).
Theo bài ra: Tổng số cỏc hạt trong nguyờn tử là 21 hạt : p + n + e = 21 Do nguyờn tử trung hoà nờn số proton = số electron : p = e → 2p + n = 21 → n = 21- 2p
Do tổng số cỏc hạt trong nguyờn tử là 21 hạt → Z < 21 ta ỏp dụng : p n 1,5p≤ ≤ hay p ≤ 21- 2p ≤ 1,5p ↔ 6 ≤ p ≤ 7
Do p є N* → p = 6 hoặc p = 7
- Nếu p = 6 → n = 21 – 6.2 = 9 → số khối A = p + n = 6+ 9 = 15 (khụng cú nguyờn tố thoả món)
- Nếu p = 7→ n = 21 – 7.2 = 7 → số khối A = p + n = 7+ 7 = 14 → nguyờn tố đú là nitơ : N
Bài 3 : Hidro điều chế bằng cỏch điện phõn nước, hidro đú gồm hai đồng vị 1 1H và
2
1D. Hỏi trong 100 gam nước núi trờn cú bao nhiờu đồng vị 2
1D? Biết rằng khối lượng nguyờn tử hiđro là 1,008; của oxi là 16.
2 H O 2 H O 1 1 2 1 1 M 1,008; M 16 Cho : m 100 gam Tìm số đồng vị D ? Hi ro có 2 đồng vị H và H = = = → = đ - Xỏc định cỏch giải : 2 2 2 1 2 1 H O H O 2 Tính % đồng vị D số đồng vị D = ? Từ m n số phân tử H O số nguyên tử H → → → →
- Trỡnh bày bài giải : Gọi x là tỉ lệ % của đồng vị 2 1D; (100 – x) là tỉ lệ % đồng vị 1 1H. Ta cú : x.2 100 x .1( ) M x 0,8% 100 + − = → = Số mol H2O cú là : nH O2 = 100 18 (mol).
Số phõn tử H2O cú trong 100 gam nước là : 100
18 . 6,023 . 10
23 (phõn tử). Nhận thấy cứ 1 phõn tử H2O cú 2 nguyờn tử hiđro
→ 100 18 . 6,02 . 10 23 phõn tử nước cú 2. 100 18 . 6,023 . 10 23 nguyờn tử hidro Do 2 1D chiếm 0,8 % nờn số đồng vị 2 1D là : 2. 100 18 . 6,023 . 10 23 . 0,8 % = 5,33.1022 đồng vị 2 1D. Vậy trong 100 gam nước cú 5,33.1022 đồng vị 2
1D.
Dạng 2 : Bài tập về dung dịch - nồng độ dung dịch
Phương phỏp giải :
- Chỳ ý cụng thức tớnh nồng độ phần trăm và nồng độ mol của dung dịch : C% = ct. 100% dd m m , CM = n V (V thể tớch dung dịch) Và mỗi liờn hệ giữa C% và CM:
C% = M. C10.DM Trong đú : M : khối lượng mol chất; D : khối lượng riờng chất.
Một số vớ dụ :
Bài 1 : Cho một lượng tinh thể muối CuSO4. 5 H2O vào một lượng dung dịch Na2SO4
x% thu được dung dịch CuSO4 30% và Na2SO4 40%. Tớnh x?
- Túm tắt bài toỏn : 4 2 4 2 4 CuSO Na SO Na SO ban đầu C% 30% Cho : C% 40% Tính x = ? C% x % = = → =
- Xỏc định cỏch giải : Chọn mCuSO . 5 H O4 2 = 250 gam. Từ đú : Tìm mCuSO4 →mddCuSO4 →mddNa SO ban đầu2 4 ,mNa SO2 4 → tìm x%
- Trỡnh bày bài giải :
Cỏch 1 : Giả sử cú 250 gam CuSO4. 5 H2O → khối lượng CuSO4 là 160 g. Khối lượng dung dịch CuSO4 sau khi pha trộn là:
mddCuSO4 = mct. 100%
C% = 160. 100%
30% = 533,33 g = mddsptrộn
đõy cũng chớnh là khối lượng của dung dịch Na2SO4 sau khi pha trộn. Khối lượng Na2SO4 cú trong dung dịch :
mNa SO2 4 = m . C% dd
100% =
533,33.40
100 = 213,42 (gam).
Khối lượng dung dịch Na2SO4 ban đầu : 533,33 – 250 =283,33 (gam). Nồng độ C% của dung dịch Na2SO4 ban đầu : C% = 213, 42.100%
283,33 = 75,32%.
Cỏch 2 : Cú thể giả sử cú 100 gam dung dịch sau khi pha trộn.
Cỏch 3 : Do khi cho CuSO4. 5 H2O vào dung dịch Na2SO4 khụng cú phản ứng hoỏ học xảy ra do đú ta cú thể ỏp dụng phương phỏp đường chộo.
Xem CuSO4. 5 H2O như một dung dịch với C% CuSO4 là: 160
250.100% = 64%.
Xem dung dịch Na2SO4 ban đầu như dung dịch CuSO4 0%.
a là khối lượng dung dịch Na2SO4 ban đầu (cũng là khối lượng dd CuSO4 0%) Ta cú : 250g dung dịch CuSO4 64% 30
a gam dung dịch CuSO4 0% 34
250 30
a 283,33 34
a
→ = → ≈
Khối lượng dung dịch sau khi trộn: mddsptrộn =
CuSO .5 H O4 2
m +
ddNa SO2 4 m
= 283,33 + 250 =533,33(g) Khối lượng Na2SO4 cú trong dd : mNa SO2 4= m .C% dd
100% =
533,33.40%
100% = 213,42 (g).
Nồng độ % của dung dịch Na2SO4 ban đầu: C% = 213, 42
283,33 .100% = 75,32%.
Bài 2 : Cho 5,6 g Canxi vào 201,88 gam nước. Tớnh C% của dung dịch thu được. Biết ở điều kiện thớ nghiệm 100 gam nước hoà tan được 0,8 gam canxihidroxit.
- Túm tắt bài toỏn : ( ) 2 Ca H O 2 m 5,6 gam Cho : m 201,88 gam Tính C% = ?
100gam hòa tan 0,8 g Ca OH
= = → - Xỏc định cỏch giải : Tỡm: ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 2 Ca Ca OH Ca OH ddspư dd thu được Ca OH 2 trong dd H O pư H O pư H O còn n n m m C% ? m n m m → → → → = → →
- Trỡnh bày bài giải : Số mol Ca phản ứng : nCa = 5,6 : 40 = 0,14 (mol). Phương trỡnh hoỏ học : Ca + 2 H2O → Ca(OH)2 + H2↑
0,14 0,28 0,14 0,14 (mol) Khối lượng Ca(OH)2 thu được : mCa OH( )2= 0,14 . 74 =10,36 (g).
Khối lượng nước cũn lại sau phản ứng : mH O2 = 201,88 – 0,28 .18 =196,84(g).
Ở điều kiện thớ nghiệm cứ 100 gam H2O hoà tan được 0,8 gam Ca(OH)2
196,84 gam H2O hoà tan được 0,8.196,84
100 = 1,57472(g)
Khối lượng Ca(OH)2 tỏch ra : 10,36 - 1,57472 = 8,78528(g).
Khối lượng dung dịch sau phản ứng : mddspư = mCa + mH O2 bđ –mH2– ( ) 2 Ca OH
m tỏch ra = 5,6 + 201,88 - 0,14.2 - 8,78528 ≈ 198,41 (g). (hoặc mddspư = mCa OH( )2trong dung dịch +
2 H O
m = 196,84 + 1,57472 ≈ 198,41 g)
Nồng độ C% của dung dịch Ca(OH)2 thu được : C% =1,57472
198, 41 .100% =0,79 %.
Bài 3 : Trong phũng thớ nghiệm cú hai dung dịch chưa biết nồng độ là dung dịch HCl và dung dịch Na2CO3. Tiến hành 3 thớ nghiệm sau :
• Thớ nghiệm 1 : Cho từ từ 100 gam dung dịch HCl vào 100 gam dung dịch
Na2CO3 thu được 198,9 gam dung dịch.
• Thớ nghiệm 2 : Cho từ từ 100 gam dung dịch Na2CO3 vào 100 gam dung dịch HCl thu được 197,8 gam dung dịch.
• Thớ nghiệm 3 : Cho 50 gam dung dịch HCl vào 100 gam dung dịch Na2CO3
thu được 150 gam dung dịch. a, Hóy giải thớch kết quả cỏc thớ nghiệm. b, Tớnh nồng độ C% của hai dung dịch.
- Xỏc định hướng giải : Chỳ ý thứ tự cỏc phản ứng hoỏ học xảy ra.
- Trỡnh bày bài giải : a. Trong thớ nghiệm 1: Khi cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch Na2CO3 trước hết : HCl + Na2CO3 → NaHCO3 + NaCl (1)
Sau khi chuyển toàn bộ Na2CO3 về NaHCO3, xảy ra phản ứng tiếp theo : HCl + NaHCO3 → NaCl + CO2 ↑ +H2O (2) Theo bài ra sau phản ứng khối lượng dung dịch giảm là do cú khớ CO2 thoỏt ra ở (2) * Trong thớ nghiệm 2 : Khi cho từ từ dung dịch Na2CO3 vào dung dịch HCl do lỳc đầu HCl dư nờn xảy ra phản ứng : Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 ↑ +H2O (3) Theo bài ra sau phản ứng khối lượng dung dịch giảm là do cú khớ CO2 thoỏt ra ở (3), và khối lượng dung dịch giảm nhiều hơn trong thớ nghiệm 1 do trong thớ nghiệm 2 khớ thoỏt ra ngay khi cho dung dịch Na2CO3 vào dung dịch HCl.
* Trong thớ nghiệm 3 : Cỏc phản ứng diễn ra giống thớ nghiệm 1, tuy nhiờn chỉ dừng lại ở phản ứng (1) chưa cú khớ thoỏt ra nờn khối lượng khụng đổi sau phản ứng. b. Gọi số mol của HCl trong 100 gam dd là x, của Na2CO3 trong 100 gam dd là y. * Thớ nghiệm 1 : m dd sau phản ứng = mddHCl +mddNa CO2 3 – m = 200 mCO2 − CO2 =198,9(g).
→ mCO2 = 1,1(g) → 2 CO
n = 1,1
44 = 0,025(mol)
Theo (1) nNaHCO3 = nNa CO2 3 = y mol( )
Theo (2) nCO2=
3 NaHCO
n pư = 0,025(mol) → nHCl= nHCl(1) + nHCl(2) = y + 0,025 = x (*). * Thớ nghiệm 3 : Số mol HCl trong 50 gam dung dịch là : x
2 (mol).
Do khối lượng dung dịch khụng đổi nờn chưa cú khớ thoỏt ra → chưa xảy ra phản ứng (2). Hay nHCl ≤ nNa CO2 3 → x
2 ≤ y → x ≤ 2.y
* Thớ nghiệm 2 : do x ≤ 2.y nờn trong phản ứng (3) nHCl ≤ 2. nNa CO2 3→ HCl hết.
Ta cú : m dung dịch sau phản ứng = mddHCl m+ ddNa CO2 3 – mCO2=197,8(g) → mCO2 = 100+100 -197,8 = 2,2 (g) → 2 CO n = 2,2 44 =0,05(mol). Theo (3) nHCl(3) = 2.nCO2= 0,05.2 = 0,1(mol) = x . Theo (*) y + 0,025 = x → y = 0,1 – 0,025 = 0,075 (mol). Nồng độ C% của dung dịch HCl : C% HCl=0,025. 36,5 100 . 100% = 0,9125% Nồng độ C% của dung dịch Na2CO3 : C% Na2CO3 = 0,075.106 100 . 100% =7,95%
Trong bài này cú thể thay HCl bằng dung dịch NaHSO4, hoặc thay dung dịch Na2CO3 bằng dung dịch Na2SO3 để tạo bài toỏn mới.
Dạng 3 : Bài tập viết phương trỡnh hoỏ học giữa cỏc chất
Phương phỏp giải : - Nắm vững tớnh chất hoỏ học của cỏc chất, thứ tự cỏc phản ứng xảy ra trong quỏ trỡnh.
Chỳ ý : * Cú một số trường hợp chất cho vào khụng tỏc dụng trực tiếp với chất cú trong dung dịch mà tỏc dụng với nước hoặc một sản phẩm nào cú trong dung dịch. * Một số phản ứng cú thể dựng phương phỏp thăng bằng electron để cõn bằng.
Một số vớ dụ :
Bài 1 : Viết phương trỡnh hoỏ học trong cỏc trường hợp sau : a, Cho Na vào dung dịch Al2(SO4)3.
b, Cho K2CO3 vào dung dịch Fe2(SO4)3.
c, Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp Cu, Fe3O4 vào dung dịch H2SO4(loóng).
(Trớch đề thi tuyển sinh vào lớp 10 chuyờn trường ĐHQG Hà nội 1996- 1997). - Xỏc định hướng giải : Viết cỏc PTHH xảy ra.
- Trỡnh bày bài giải : a. 2 Na + 2 H2O → 2NaOH + H2↑
6 NaOH + Al2(SO4)3→ 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4
Nếu NaOH cũn dư : NaOH + Al(OH)3→ NaAlO2 + 2 H2O b. 3K2CO3 + Fe2(SO4)3→ Fe2(CO3)3 + 3K2SO4
Do muối Fe2(CO3)3 khụng bền nờn: Fe2(CO3)3 + 3 H2O → 2 Fe(OH)3 ↓+ 3CO2 ↑ c. Fe3O4+ 4 H2SO4(loóng)→ FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O Cu khụng tỏc dụng với dung dịch H2SO4loóng nhưng tỏc dụng với Fe2(SO4)3 vừa tạo thành theo phương trỡnh: Cu + Fe2(SO4)3 → 2 FeSO4 +CuSO4
Bài 2 : Cho lần lượt từng chất: Fe, BaO, Ba(HCO3), Al2O3, BaCl2, KOH vào lần lượt cỏc dung dịch sau : NaHSO4, CuSO4 viết phương trỡnh hoỏ học xảy ra nếu cú.
- Xỏc định hướng giải : Trước hết cần phõn loại cỏc chất trong bài ra. Sau đú xột: tỏc dụng với oxit bazơ (BaO, Al2O3)
NaHSO4 là muối cú tớnh axit : tỏc dụng với dung dịch bazơ (KOH) tỏc dụng muối cú tớnh bazơ (Ba(HCO3)2) tỏc dụng với kim loại mạnh hơn: Fe CuSO4 là muối tan : tỏc dụng với muối tan (cú tạo↓): BaCl2 tỏc dụng với dung dịch bazơ: KOH Riờng với BaO trước hết tỏc dụng với H2O, sau đú mới tỏc dụng với muối. - Trỡnh bày bài giải : +> Với dung dịch NaHSO4 :
* BaO + H2O → Ba(OH)2 ;
* 2NaHSO4 +Ba(OH)2 → Na2SO4 + BaSO4 ↓+ 2H2O
* 2NaHSO4 + Ba(HCO3)2→ Na2SO4 + BaSO4 ↓ + CO2↑ + 2H2O * 2NaHSO4 + 2 KOH→ Na2SO4 + K2SO4 + 2H2O
* 6NaHSO4 + Al2O3 → 3Na2SO4 + Al2(SO4)3 + 3H2O +> Với dung dịch CuSO4 :
* CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu
* CuSO4 +2 KOH →K2SO4 +Cu(OH)2↓ * BaO + H2O → Ba(OH)2
* CuSO4 + Ba(OH)2→ BaSO4 ↓ +Cu(OH)2↓
Bài 3 : Nhiệt phõn một lượng MgCO3, sau một thời gian thu được chất rắn A và khớ B. Hấp thụ hết khớ B bằng dung dịch NaOH thỡ thu được dung dịch C. Dung dịch C vừa tỏc dụng với dung dịch BaCl2 vừa tỏc dụng với dung dịch KOH. Hoà tan chất rắn