Trong quá trình dạy học ở trường phổ thông, sử dụng bài tập hoá học là một PPDH hiệu quả và không thể thiếu để nâng cao khả năng tư duy, suy luận logic của HS, đồng thời cũng giúp HS nắm vững lý thuyết, vận dụng một cách thành thạo, áp dụng lý thuyết trong hoàn cảnh cụ thể của thực tiễn. Việc giải bài tập phổ thông không phải bao giờ cũng dễ dàng đối với mọi đối tượng HS. Ngay cả với những HS khá, giỏi cũng cần phải được rèn luyện một cách có kế hoạch về phương pháp giải và tất nhiên với HS trung bình và yếu thì yêu cầu đó lại càng trở nên bức thiết.
Một trong những cách để cung cấp, hướng dẫn HS giải các dạng toán phổ thông là dùng phương pháp algorit. Với ý nghĩa là một bảng ghi tường minh, chắnh xác, trình bày các bước giải đơn trị và chắc chắn đi đến kết quả đúng, PPDH algorit có ý nghĩa rất quan trọng đối với HS có khả năng tư duy kém và có chức năng định hướng cho các HS khá và giỏi. Trước đây và hiện nay có nhiều ý kiến trái ngược nhau khi đánh giá về dạy học theo algorit. Có ý kiến cho rằng algorit sẽ giết chết khả năng tư duy, sáng tạo của HS, nó hình thành lối suy nghĩ tiêu cực, ỷ lại, rập khuôn. Lại có ý kiến cho rằng algorit là một phương tiện hiệu quả để học sinh giải tốt các bài tập nói riêng và kiến thức hoá học nói chung. Quan điểm của chúng tôi là bất kì PPDH nào cũng có ưu khuyết điểm riêng, do vậy mà người GV phải thật sự khéo léo trong việc sử dụng nó. Chắnh sự vận dụng các PPDH vào thực tế của các GV khác nhau thì không giống nhau đã làm nên phong cách riêng của GV mà người khác không thể sao chép được. Phương pháp algorit cũng không phải là phương pháp vạn năng, nhưng thế mạnh của phương pháp algorit là dùng cho các bài tập dạng cơ bản. Theo chúng tôi GV có thể sử dụng nó cho mọi đối tượng HS có trình độ khác nhau mà nhất là nó rất phù hợp với đối tượng HS trung bình Ờ yếu. Mặt khác, phương pháp algorit cần được phối hợp nhuần nhuyễn, biện chứng với các PPDH thì mới có thể tạo ra hiệu quả thực sự.
Sau khi nghiên cứu các bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập cũng như tham khảo các tài liệu khác chúng tôi đã phân loại các dạng bài tập thường gặp ở chương ỘSự điện liỢ lớp 11 cơ bản và đưa ra algorit giải các dạng bài tập đó. Mỗi dạng bài tập chúng tôi
đều nhắc lại các kiến thức cần nắm vững để GV củng cố cho HS trước khi đưa ra phương pháp giải.
Do giới hạn về thời gian và mục đắch của đề tài là các tài liệu biên soạn cho đối tượng HS trung bình Ờ yếu nên chúng tôi chỉ đưa ra 10 dạng bài tập cơ bản thường gặp trong chương ỘSự điện liỢ như sau:
Bảng 2.1. Phân loại một số dạng bài tập chương ỘSự điện liỢ
STT Dạng bài tập
1 Dạng 1. Viết phương trình điện li
2 Dạng 2. Viết phương trình phân tử, phương trình ion, phương trình ion rút gọn
3 Dạng 3. Tìm phương trình phân tử từ phương trình ion rút gọn 4 Dạng 4. Tìm thành phần các ion tồn tại trong dung dịch 5 Dạng 5. Phân biệt các dung dịch mất nhãn
6 Dạng 6. Bài toán có áp dụng định luật bảo toàn điện tắch 7 Dạng 7. Tắnh nồng độ mol/l các ion tron dung dịch 8 Dạng 8. pH của dung dịch
9 Dạng 9. Pha loãng dung dịch axit hoặc dung dịch bazơ 10 Dạng 10. Xác định tỉ lệ thể tắch khi pha trộn 2 dung dịch Cụ thể như sau:
2.2.3.1. Dạng 1: Viết phương trình điện li
a. Kiến thức cần nắm vững
Ớ Chất điện li là những chất có khả năng phân li thành ion khi tan trong nước (hoặc ở trạng thái nóng chảy). Chất điện li bao gồm: axit, bazơ, muối.
Ớ Chất không điện lilà những chất khi tan trong nước thành dd không dẫn điện được.
VD1: ancol etylic C2H5OH, đường saccarozơ C12H22O11, glixerol C3H5(OH)3, benzen C6H6, natri clorua rắn khan NaCl, ...
Ớ Chất điện li mạnh là những chất khi tan trong nước, các phân tử hòa tan đều phân li thành ion.
PT điện li của chất điện li mạnh được biểu diễn bằng dấu mũi tên 1 chiều (→).
Ớ Chất điện li yếu là những chất khi tan trong nước chỉ có một phần số phân tử hòa tan phân li thành ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dd.
- PT điện li của chất điện li yếu được biểu diễn bằng dấu ỘỢ.
Một số chất điện li thường gặp:Hợp
chất
Chất điện li mạnh Chất điện li yếu
Axit Các axit mạnh: HNO3, H2SO4, HCl, HBr, HI, HClO4.
Các axit yếu: H2S, H2SO3, H2CO3, H3PO4, HF, HNO2, HClO, CH3COOH.
Bazơ Các bazơ tan trong nước: LiOH, NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2.
Đa số các bazơ M(OH)n còn lại.
NH4OH.
Muối Đa số các muối tan trong nước. Các muối ắt tan.
b. Các bước thực hiện
Ớ Bước 1:Xác định hợp chất có phải là chất điện li hay không.
Ớ Bước 2:HS cần phân biệt loại hợp chất điện li là axit, hay bazơ, hay muối. Có thể dựa vào công thức hóa học của các hợp chất để xác định loại hợp chất.
- Axit vô cơ thường có nguyên tử H ở đầu công thức, axit hữu cơ có nhóm cacboxyl ỜCOOH ở cuối công thức.
- Bazơ thường có nhóm hiđroxyl ỜOH ở cuối công thức. Nhóm ỜOH gọi là hiđroxi hoặc hiđroxyl.
- Muối gồm kim loại (hoặc gốc + 4
NH ) và gốc axit.
Ớ Bước 3:Viết phương trình điện li theo nguyên tắc: Axit → H+ + ion âm gốc axit Bazơ → ion dương kim loại (hoặc +
4
NH ) + -
OH
Muối → ion dương kim loại (hoặc + 4
NH ) + ion âm gốc axit
Một số lưu ý:
- Số điện tắch âm của gốc axit = Số nguyên tử H trong axit tương ứng.
VD2: Ứng với các axit HCl, HNO3, H2SO4, ... thì ion âm gốc axit tương ứng là Cl ,− 3
NO ,− SO24−, ...
- Với axit yếu có nhiều H thì sẽ có nhiều gốc axit.
VD3: Axit H2S có 2 gốc axit là HS−
và S ;2− axit H3PO4 có 3 gốc axit là H PO2 4−,
2 4
HPO −, PO34−, ...
+ Kim loại hóa trị 1: Na, K, Ag,... + Kim loại hóa trị 3: Al, có thể có Fe
+ Kim loại hóa trị 2: đa số các kim loại còn lại như Cu, Mg, Zn, Ca,...
Ớ Bước 4: Cân bằng phương trình điện li theo nguyên tắc:
Cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở 2 vế của phương trình. Cân bằng điện tắch ở 2 vế của phương trình.
VD4: Viết phương trình điện li của các chất sau (nếu có) khi hòa tan chúng vào nước: AlCl3, KMnO4, BaSO4, (NH4)2SO4, AgCl, Ba(OH)2, C2H5OH, CaCO3, C12H22O11, HClO4, H2SO4, PbS, H2S, KOH, Fe(OH)3.
Hướng dẫn:
- Bước 1 + Bước 2: Xác định và phân loại chất điện li.
+ Các axit mạnh: HClO4, H2SO4; axit yếu: H2S + Các bazơ tan trong nước: Ba(OH)2, KOH.
+ Các muối tan trong nước: AlCl3, KMnO4, (NH4)2SO4.
+ Các muối và bazơ không tan trong nước: BaSO4, AgCl, CaCO3, Fe(OH)3 → không cần viết phương trình điện li.
+ Các chất không điện li: C2H5OH, C12H22O11. - Bước 3 + Bước 4: Viết và cân bằng phương trình điện li
+ - 4 4 + 2- 2 4 4 + - 2 - + 2- 2+ - 2 + - 3 HClO H + ClO H SO 2H + SO H S H + HS HS H + S Ba(OH) Ba + 2OH KOH K + OH AlCl → → → → → 3+ - + - 4 4 + 2- 4 2 4 4 4 Al + 3Cl KMnO K + MnO (NH ) SO 2NH + SO → →
VD5: Viết phương trình điện li của các chất sau đây khi hòa tan chúng trong nước: natri cacbonat, đồng sunfat, axit axetic, bari hiđroxit, axit sunfurơ, axit pecloric.
Hướng dẫn:
Nếu đề bài cho tên chất thì trước hết cần viết đúng công thức hóa học của các chất, sau đó thực hiện từng bước như trên.
Natri cacbonat (Na2CO3), axit axetic (CH3COOH), bari hiđroxit (Ba(OH)2), axit sunfurơ (H2SO3), axit pecloric (HClO4).
+ 2- 2 3 3 + - 3 3 2+ - 2 + - 2 3 3 - + 2- 3 3 + 4 4 Na CO 2Na + CO CH COOH H + CH COO Ba(OH) Ba + 2OH H SO H + HSO HSO H + SO HClO H + ClO− → → →
VD6: Viết phương trình điện li của các hiđroxit lưỡng tắnh: Zn(OH)2, Sn(OH)2, Pb(OH)2, Al(OH)3
Hướng dẫn:
Theo A-rê-ni-ut, Hiđroxit lưỡng tắnh là hiđroxit khi tan trong nước vừa có thể phân li như axit vừa có thể phân li như bazơ → với các hiđroxit lưỡng tắnh phải viết 2 kiểu điện li.
2+ - 2 + 2- 2 2 Zn(OH) Zn + 2OH Zn(OH) 2H + ZnO
Thực tế, trong dd tồn tại ion [Zn(OH)4]2-:
Zn(OH)2 + 2H2O [Zn(OH)4]2- + 2H+ Tương tự cho Sn(OH)2, Pb(OH)2.
3+ - 3 + - 3 2 2 Al(OH) Al + 3OH Al(OH) H + AlO + H O
2.2.3.2. Dạng 2: Viết phương trình phân tử, phương trình ion, phương trình ion rút gọn
a. Kiến thức cần nắm vững
HS cần nắm vững điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dd các chất điện li:
Ớ Điều kiện cần:Các chất phản ứng phải tan vào nhau.
Ớ Điều kiện đủ:Phản ứng trao đổi ion chỉ xảy ra trong dd các chất điện li khi trong các sản phẩm tạo thành có ắt nhất một trong các chất sau:
- Chất kết tủa: HS dùng bảng tắnh tan để tra cứu, đồng thời cần thuộc tắnh tan của một số muối quen thuộc:
+ Tất cả các muối nitrat ( - 3
NO ), muối axetat ( - 3
CH COO ) đều tan. + Đa số các muối kim loại kiềm (Na+, K+, Ầ), muối amoni ( + 4
NH ) đều tan. + Hầu hết các muối clorua ( -
+ Đa số các muối sunfat ( 2 4
SO −) đều tan (trừ BaSO4 không tan; PbSO4, CaSO4, Ag2SO4, Ầ ắt tan).
+ Hầu hết các muối cacbonat ( 2- 3
CO ), photphat ( 3- 4
PO ), sunfua ( 2-
S ) đều không tan (trừ muối của + + +
4 Na , K , NH , ...)
- Chất khắ (bay hơi): H2S, SO2, CO2, NH3, Ầ
- Chất điện li yếu: H2O, CH3COOH, ...
b. Các bước thực hiện
Ớ Bước 1:Viết PT ở dạng phân tử nếu thỏa mãn điều kiện phản ứng ở trên.
Ớ Bước 2:Chuyển phân tử các chất điện li mạnh thành ion (chất kết tủa, chất khắ,
chất điện li yếu để nguyên dạng phân tử).
Ớ Bước 3: Lược bỏ những ion không tham gia phản ứng (là những ion giống nhau ở cả 2 vế) và đơn giản hệ số (nếu cần).
VD7: Viết phương trình phân tử, phương trình ion và ion rút gọn của các phản ứng sau (nếu có) xảy ra trong dd các cặp chất sau:
a. H2SO4 + NaOH b. H2SO4 + Mg(OH)2 c. BaSO4 + HNO3 d. Zn(OH)2 + NaOH e. HCl + Na2CO3 f. Ba(OH)2 + H2SO4 g. Na2SO4 + HCl h. CH3COONa + HCl Hướng dẫn: a. H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O + 2- - 4 2H +SO +2Na++2OH → 2- 4 2 2Na++SO +2H O + 2H +2OH- → 2H O2 + H +OH- → H O2 b. H2SO4 + Mg(OH)2 → MgSO4 + 2H2O + 2- 4 2 2H +SO +Mg(OH) → 2+ 2- 4 2 Mg +SO +2H O + 2 2H +Mg(OH) → 2+ 2 Mg +2H O
c. Không phản ứng vì BaSO4 không tan vào HNO3 (không đảm bảo điều kiện cần!)
- 2 Zn(OH) +2OH → 2- 2 2 ZnO +2H O e. 2HCl + Na2CO3 → 2NaCl + CO2↑ + H2O + 2- 3 2H +2Cl−+2Na++CO → 2Na++2Cl−+CO2↑ +H O2 + 2- 3 2H +CO → CO2 ↑ +H O2 f. Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2H2O 2+ - + 2- 4
Ba +2OH +2H +SO → BaSO4↓ + 2H2O
Đây là trường hợp đặc biệt có phương trình ion và phương trình ion rút gọn giống nhau vì không đơn giản được ion nào cả!
g. Không xảy ra phản ứng vì không đảm bảo điều kiện đủ (sau phản ứng không có chất kết tủa, chất bay hơi hay chất điện li yếu).
1. CH3COONa + HCl → NaCl + CH3COOH
- + 3 CH COO +Na++H +Cl− → Na++Cl−+CH COOH3 - + 3 CH COO +H → CH COOH3
VD8: Viết phương trình phân tử, phương trình ion và ion rút gọn của các phản ứng xảy ra trong dd theo các sơ đồ sau:
a. CaCl2 + ... → CaCO3 + ... b. FeS + ... → FeCl2 + ...
c. Fe2(SO4)3 + ... → K2SO4 + ... d. BaCO3 + ... → Ba(NO3)2 + ...
Hướng dẫn:
- Với đề bài không cho đầy đủ các chất tham gia phản ứng như trên, thì trước hết phải tìm chất tham gia còn thiếu cho phù hợp rồi mới tiến hành các bước như VD7.
- Để lựa chọn chất tham gia còn thiếu một cách chắnh xác thì phải:
+ Dựa vào sản phẩm đã biết →chất tham gia còn thiếu phải chứa ion mớitrong sản phẩm đó. Cụ thể như, ở câu (a), vì có sản phẩm là CaCO3 → chất tham gia phải chứa ion
2 3
CO −.
+ Lựa chọn chất chứa ion vừa tìm được thỏa mãn điều kiện của phản ứng trao đổi ion trong dd các chất điện li đã trình bày ở trên.
- Lưu ý:Với dạng bài tập này có thể sẽ có nhiều đáp án đúng khác nhau. Với câu (a), chất tham gia còn thiếu có thể là Na2CO3, K2CO3. HS chỉ cần lựa chọn các chất cho phù hợp là được.
2+ 2- 3 Ca +2Cl−+2Na++CO → CaCO3↓ +2Na++2Cl− 2+ Ca + CO2-3 → CaCO3↓ b. FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S↑ + FeS 2H +2+ Cl− → 2+ 2 Fe +2Cl−+H S↑ + FeS 2H+ → 2+ 2 Fe +H S↑
c. Fe2(SO4)3 + 6KOH → 3K2SO4 + 2Fe(OH)3↓
3+ 2- - 4 2Fe +3SO +6K++6OH → 2- 4 3 6K++3SO +2Fe(OH) ↓ 3+ -
2Fe +6OH → 2Fe(OH)3↓
3+ -
Fe +3OH → Fe(OH)3↓
d. BaCO3 + 2HNO3 → Ba(NO3)2 + CO2↑ + H2O
+ - 3 3 BaCO +2H +2NO → 2+ - 3 2 2 Ba +2NO +CO ↑ +H O + 3 BaCO +2H → 2+ 2 2 Ba +CO ↑ +H O
2.2.3.3. Dạng 3: Tìm phương trình phân tử từ phương trình ion rút gọn
a. Kiến thức cần nắm vững
HS cần nắm vững điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dd các chất điện li (đã trình bày ở dạng 2).
b. Các bước thực hiện
Ớ Bước 1: Tìm chất điện li mạnh chứa ion trong phương trình ion rút gọn để thay thế ion đó.
Ớ Bước 2:Các chất đã ở dạng phân tử thì giữ nguyên.
Ớ Bước 3:Cân bằng phương trình (nếu cần).
Lưu ý:
- Từ một PT trao đổi ion viết ở dạng phân tử chỉ có một PT ion rút gọn nhưng từ một PT ion rút gọn có thể tìm được nhiều PT phân tử.
VD9:Với PT phân tử:
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O Ta sẽ tìm được duy nhất 1 PT ion rút gọn là: +
2
H + OH − → H O
Nhưng từ PT ion rút gọn +
2