PHẦN HÓA VÔ CƠ LỚP 11 THPT
2.2.1.1Sai lầm của HS khi vận dụng kiến thức về sự điện li và phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện l
ion trong dung dịch chất điện li
Với các dạng BT này HS phải nắm vững các khái niệm về chất điện li, chất không điện li, chất điện li mạnh, chất điện yếu, có kĩ năng viết đúng phương trình điện li của
các chất, PTHH của phản ứng các chất điện li trong dung dịch dạng phân tử, ion, ion thu gọn. Đồng thời HS cũng còn có kĩ năng nghiên cứu bảng tính tan, và chỉ sử dụng các điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện li, sự bảo toàn điện tích ion trong dung dịch trong quá trình giải BT cụ thể. Với dạng BT này HS thường mắc các sai lầm sau:
- Không nhớ hóa trị, điện tích của các ion khi điện li, viết phương trình điện li sai.
Ví dụ 1: Viết phương trình điện li của các chất sau trong dung dịch nước: HCl, H2SO4, HF, H2SO3, CH3COOH, NaOH, Ba(OH)2, NaCl, NaHCO3, NaHS, Na2SO3, Na2S
Sai lầm của HS:
H2SO4 → 2H+ + 2SO42-
HF → H+ + F-
H2SO3 → H+ + HSO3- ; HSO3- ƒ H+ + 2SO3-
CH3COOH → COOH+ + CH3- NaOH ƒ Na+ + OH- Ba(OH)2 ƒ Ba2+ + OH2- NaCl ƒ Na+ + Cl- NaHCO3 ƒ Na+ + HCO3- Na2CO3 ƒ 2Na+ + SO32- Na2S ƒ 2Na+ + S2-
Nhận xét: Nguyên nhân sai lầm là do HS không nắm chắc kiến thức về chất điện li, không phân biệt được chất điện li mạnh hay yếu và quá trình điện li của các chất …Kết quả là viết phương trình điện li sai với các lỗi không đáng kể.
Ví dụ 2: Viết các PTHH của phản ứng sau dạng phân tử và ion thu gọn (nếu có)
a. NaOH + HCl → b. HNO3 + Fe(OH)3 → c. BaCl2 + H2SO4 → d. H2S + AgNO3 → Những sai lầm của HS: a. NaOH + HCl → NaCl + H2O
Na+ + OH- + H+ + Cl- → NaCl + OH- + H+
Na+ + Cl- → NaCl
b. 3HNO3 + Fe(OH)3 → Fe(NO3)3 + 3H2O
3H+ + 3NO3- + Fe3+ + 3OH- → Fe3+ + 3NO3- + 3H2O
H+ + OH- → H2O
c. BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HCl
Ba2+ + 2Cl- + 2H+ + 2SO4- → BaSO4 + 2H+ + 2Cl-
Ba2+ + 2SO4- → BaSO4
d. H2S + 2AgNO3 → Ag2S + 2HNO3
2H+ + S2- + 2Ag+ + 2NO3- → Ag2S + 2H+ + 2NO3-
S2- + 2Ag+ → Ag2S
Nhận xét: HS chưa nắm vững điều kiện xảy ra của phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện li và không xác định đúng hóa trị các nguyên tố trong hợp chất, viết sai điện tích ion dẫn đến phương trình ion thu gọn sai.
Ví dụ 3: Cho các phương trình ion sau:
a. H+ + OH- → H2O
b. Ba2+ + CO32- → BaCO3
c. Ca2+ + SO42- → CaSO4
d. Pb2+ + 2Cl- → PbCl2
e. Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hãy viết phương trình hóa học dạng phân tử tương ứng với các phương trình ion rút gọn ở trên. Những sai lầm của HS: a. H+ + OH- → H2O H2SO4 + Cu(OH)2 → CuSO4 + 2H2O b. Ba2+ + CO32- → BaCO3 Ba(OH)2 + H2CO3 → BaCO3 + 2H2O c. Ca2+ + SO42- → CaSO4 2CaCl + H2SO4 → CaSO4 + 2HCl
d. Pb2+ + 2Cl- → PbCl2
PbS + 2HCl → PbCl2 + H2S
e. Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2
MgCl2 + Fe(OH)2 → Mg(OH)2 + FeCl2
Nhận xét: HS chưa sử dụng thành thạo bảng tính tan của các chất, nên chọn chất tham gia phản ứng không chính xác và chưa nắm vững bản chất hóa học của các hợp chất vô cơ cơ bản. Nên viết PTHH dạng phân tử sai.
Ví dụ 4: Trong dung dịch có thể tồn tại đồng thời các ion sau đây không? Giải thích.
a. Na+, Cu2+, Cl- và OH-
b. K+, Fe2+, Cl- và SO42-
c. K+, Ba2+, Cl- và SO42-
d. HCO3-, H+ (H3O+), Na+ và Cl- Những sai lầm của HS:
a. Được vì các ion trong dung dịch không tương tác với nhau để tạo ra chất kết tủa hoặc chất khí hay chất ít điện li (bỏ qua sự tạo ra Cu(OH)2 kết tủa).
b. Không thể, vì 2 2
4 4
Fe ++SO − →FeSO ↓ (nhầm lẫn do xác định FeSO4 không tan trong dung dịch).c. Được vì các ion trong dung dịch không tương tác với nhau để
tạo ra chất kết tủa hoặc chất khí hay chất ít điện li (bỏ qua sự tạo ra BaSO4 kết tủa).
d. Không thể, vì Na++Cl−→NaCl ↓ (xác định sai chất kết tủa)
Nhận xét: HS bị nhầm lẫn là các ion kết hợp được với nhau sẽ tồn tại được trong dung dịch, còn không kết hợp với nhau sẽ không tồn tại được trong dung dịch. HS không nắm được tính tan của các chất tạo ra do các ion kết hợp với nhau dẫn đến sai lầm không thỏa điều kiện phản ứng trao đổi xảy ra.
Ví dụ 5:
a. Một dung dịch chứa a mol Na+, b mol Ca2+, c mol HCO3- và d mol Cl-. Hãy lập biểu thức liên hệ giữa a, b, c, d và công thức tính tổng khối lượng muối trong dung dịch.
b. Kết quả xác định nồng độ mol của các ion trong một dung dịch như sau: Na+ : 0,05; Ca2+: 0,01; NO3-: 0,01; Cl-: 0,04; và HCO3-: 0,025. Hỏi kết quả đó dúng hay sai, tại sao?
c. Một dung dịch A chứa a (mol) Na+, b (mol) NH4+, c (mol) HCO3-, d (mol) CO32- và e (mol) SO42- (không kể các ion H+ và OH- của H2O). Thêm (c + d + e) mol Ba(OH)2 vào dung dịch A, đun nóng thu được kết tủa B, khí Y duy nhất có mùi khai và mỗi ion trong dung dịch X theo a, b, c, d, e.
Những sai lầm của HS:
a. Vì dung dịch trung hòa về điện nên ta có phương trình sau: a + b = c + d
b. Kết quả trên là đúng.
c. Trong dung dịch A ta có quan hệ: a + b = c + d + e (I); dung dịch Ba(OH)2 lấy có (c + d + e) mol Ba2+, 2(c + d + e) mol OH-.
Thêm lượng Ba(OH)2 trên vào dung dịch A ta có phản ứng: NH4+ + OH- → NH4OH (1)
b mol → b mol → b mol
HCO3- + OH- → CO32- + H2O (2) c mol → c mol → c mol
Ba2+ + SO42- → BaSO4 (3) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(c+d+e) → (c+d+e) → (c+d+e)
Ba2+ + CO32- → BaCO3 (4)
(c+d+e) → (c+d+e)
Từ (1), (2) ta suy ra số mol OH- phản ứng = (b + c) mol
⇒ Số mol OH- dư sau phản ứng (1), (2) = 2(c + d + e) - (b + c) = c – b + 2d + 2e (II) Từ (I) và (II) ⇒ số mol OH- dư = a (mol)
Từ (2), (4) và đề bài ⇒ số mol BaCO3 ↓ = (c + d + e) mol Từ (3) ⇒ số mol BaSO4 ↓ = (c + d+ e) mol
Nhận xét: HS mắc sai lầm do: HS chưa viết định luật bảo toàn điện tích các ion trong dung dịch. HS không viết được phương trình ion thu gọn do chưa xét hết bản chất
của các quá trình. Bài toán trở nên dài dòng và cuối cùng chưa tìm được mối quan hệ giữa các số mol kết tủa, nếu tìm được thì có thể không đúng.
Cách giải đúng và kết quả của bài:
a. Vì dung dịch trung hòa về điện tích các ion nên ta có phương trình sau: a + 2b = c + d
Công thức tính tổng khối lượng muối: m = 23a + 40b + 61c + 35,5d b. Vì dung dịch trung hòa về điện tích các ion nên cần xét:
Tổng số đơn vị điện tích dương của các cation = 0,05 + 2×0,01 = 0,07 (mol)
Tổng số đơn vị điện tích âm của các anion = 0,01 + 0,04 + 0,025 = 0,075 (mol) Nên dung dịch không trung hòa về điện. Vậy kết quả xác định trên là sai.
c. Trong dung dịch A ta có quan hệ: a + b = c + 2d + 2e (I); dung dịch Ba(OH)2 lấy thêm vào (c + d + e) mol Ba2+, 2(c + d + e) mol OH-.
Thêm lượng Ba(OH)2 trên vào dung dịch A và đun nóng ta có phản ứng: NH4+ + OH- →to NH3↑ + H2O (1)
b mol → b mol → b mol
HCO3- + OH- → CO32- + H2O (2) c mol → c mol → c mol
Ba2+ + SO42- → BaSO4 (3)
e ¬ e → e mol
Ba2+ + CO32- → BaCO3 (4)
(c + d) ¬ (c + d) → (c + d) mol
Từ (2), (2) ta suy ra số mol OH- phản ứng = (b + c) mol
⇒ Số mol OH- dư sau phản ứng (1), (2) = 2(c + d + e) - (b + c) = c – b + 2d + 2e (II) Từ (I) và (II) ⇒ số mol OH- dư = a (mol)
Từ (1) ⇒ số mol NH3 = b (mol)
Từ (2), (4) và đề bài ⇒ số mol BaCO3 ↓ = (c + d) mol
Từ (3) ⇒ số mol BaSO4 ↓ = e mol