1.3.7 .Vai trò của BTHH trong việc phát tiển NLTH cho HS
2.3. Hệ thống bài tập hóahọc lớp 9 nhằm phát triển năng lực tự học cho học sinh
2.3.2. Chương 2: Kim loại
NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VÀ TRỌNG TÂM
1. Tính chất vật lý: tính dẻo, tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt, ánh kim,… 2. Tính chất hóa học, nêu hiện tượng và viết được PTHH minh họa - Phản ứng của kim loại với phi kim
+ Tác dụng với oxi: 3Fe + 2O2t 0
Fe3O4
+ Tác dụng với phi kim khác: 2Na + Cl2t 0
2NaCl
- Phản ứng của kim loại với dung dịch axit: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
- Phản ứng của kim loại với dung dịch muối: Cu + 2AgNO3→ Cu(NO3)2 + 2Ag↓ 3. Dãy hoạt động hóa học của kim loại:
K, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Ag, Au.
4. Tính chất hóa học của nhơm, nêu hiện tượng và viết được PTHH minh họa - Phản ứng của nhôm với phi kim
+ Tác dụng với oxi: 4Al + 3O2 2Al2O3 t0
+ Tác dụng với phi kim khác: 2Al + 3Cl2t 0
2AlCl3
- Phản ứng của nhôm với dung dịch axit: 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑ - Phản ứng của nhôm với dung dịch muối: 2Al + 3CuCl2→ 2AlCl3 + 3Cu↓
- Phản ứng của nhôm với dung dịch bazơ: có khí khơng màu thốt ra, nhơm tan dần. 5. Tính chất hóa học của sắt, nêu hiện tượng và viết được PTHH minh họa
+ Tác dụng với oxi: 3Fe + 2O2t 0
Fe3O4
+ Tác dụng với phi kim khác: 2Fe + 3Cl2t 0
2FeCl3
- Phản ứng của sắt với dung dịch axit: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ - Phản ứng của sắt với dung dịch muối: Fe + CuSO4→ FeSO4 + Cu↓
* HỎI ĐÁP NHANH
Bài tập 1: Hãy chọn các cụm từ thích hợp sau đây để điền vào các chỗ trống trong
các câu sau:
Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi, dẫn điện, tính dẻo, tính đàn hồi, ánh kim.
a. Kim loại vonfam được dùng làm dây tóc bóng đèn điện là do có ................... cao. b. Đồng và nhôm được dùng làm dây dẫn điện là do chúng ........ tốt và có............... c. Bạc và vàng được dùng làm đồ trang sức vì chúng có ...................................
Đáp án: a. nhiệt độ nóng chảy b. dẫn điện, tính dẻo c. ánh kim
Bài tập 2: Các kim loại có thể rèn, kéo sợi, dát mỏng tạo nên các đồ vật khác nhau như giấy gói kẹo được làm bằng nhôm mỏng hay hay đồ trang sức làm bằng bạc, vàng. Đó là do kim loại có tính chất vật lý nào sau đây:
A. tính dẻo B. tính đàn hồi C. tính dẫn điện D. tính cứng
Đáp án: A
Bài tập 3: Phát biểu nào sau đây không đúng khi nhận định về tính chất hóa học của
kim loại?
A. Ở nhiệt độ cao, kim loại tác dụng được với nhiều phi kim. B. Một số kim loại tác dụng được với dung dịch axit.
C. Kim loại đứng trước (trừ K, Na,...) sẽ đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối.
D. Đồng tác dụng được với dung dịch axit clohiđric loãng
Đáp án: D
Bài tập 4: Kim loại nào sau đây không phản ứng được với dung dịch Cu(NO3)2?
A. Fe B. Ag C. Mg D. Mg
Đáp án: B
Bài tập 5: Dãy các kim loại được sắp xếp theo chiềugiảm dần hoạt động hóa học?
A. Na, Al, Mg, Zn, Fe, Cu, Ag B. Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ag, Cu C. Na, Mg, Al, Zn, Fe, Cu, Ag D. Na, Mg, Zn, Al, Fe, Cu, Ag
Đáp án: C
NaOH HCl loãng H2SO4 loãng HNO3 loãng H2SO4 đặc, nguội H2SO4 đặc, nóng HNO3 đặc, nguội HNO3 đặc, nóng A x x x x x x x x B x x x x x C x x x x x x D x x x x Đáp án: C
Bài tập 7: Sắt tác dụng được với khí clo tạo thành muối X. Sắt tác dụng với dung
dịch HCl tạo thành muối Y và giải phóng khí hiđro. CTHH của muối X và muối Y lầnlượt là:
A. FeCl3 và FeCl2 B. FeCl2 và FeCl3 C. cùng là FeCl2 D. cùng là FeCl3
Đáp án: A
* HỌC GIẢI BÀI TẬP
Dạng 1: Xác định mức độ hoạt động của các kim loại
Để giải dạng BTHH này HS phải:
- Dựa vào mức độ phản ứng hóa học của kim loại với đơn chất và hợp chất. - Rút ra thứ tự hoạt động hóa học của kim loại.
Ví dụ 1: Bảng sau cho thông tin về khả năng phản ứng của ba kim loại P, Q và R.
Kim loại Khơng khí Hơi nước Axit clohiđric P Cháy kèm theo tia lửa Phản ứng tạo oxit Phản ứng tạo hiđro Q Phản ứng chậm tạo oxit Không phản ứng Không phản ứng R Phản ứng chậm tạo oxit Không phản ứng Phản ứng tạo hiđro Hãy sắp xếp thứ tự hoạt động hóa học của P, Q và R theo chiều tăng dần.
Hƣớng dẫn giải:
- P phản ứng được với cả khơng khí, với hơi nước và với dung dịch axit lỗng nên P hoạt động hóa học mạnh nhất.
- Q khơng phản ứng với hơi nước và không phản ứng với axit clohiđric loãng nên Q kém hoạt động nhất.
- Thứ tự hoạt động hóa học theo chiều tăng dần là Q, R, P.
Dạng 2: Dự đốn tính chất hóa học của kim loại
Để giải dạng BTHH này HS phải:
- Biết được dãy hoạt động hóa học của kim loại:
- Viết PTHH của kim loại với đơn chất và hợp chất (ghi rõ điều kiện phản ứng).
Ví dụ 2: Viết PTHH của phản ứng xảy ra giữa các cặp chất sau đây:
a. Sắt tác dụng với dung dịch axit clohiđric loãng. b. Sắt tác dụng với khí clo.
c. Đồng tác dụng với dung dịch bạc nitrat.
d. Nhôm tác dụng với dung dịch đồng (II) sunfat. e. Magie cháy trong khơng khí.
Hƣớng dẫn giải:
a. Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ b. 2Fe + 3Cl2t
0
2FeCl3
c. Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag↓ d. 2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 +3Cu↓ e. 2Mg + O2t
0
2MgO (kim loại magie cháy sáng chói trong khơng khí, phát ra ánh
giàu tia tử ngoại, phản ứng tỏa nhiều nhiệt).
Dạng 3: Sự ăn mòn kim loại và bảo vệ kim loại khơng bị ăn mịn
Để giải dạng BTHH này HS phải biết và hiểu được:
- Khái niệm sự ăn mòn kim loại: Sự phá hủy kim loại, hợp kim do tác dụng hóa học trong mơi trường được gọi là sự ăn mịn kim loại.
- Những yếu tố ảnh hưởng đến sự ăn mòn kim loại: + Ảnh hưởng của các chất trong môi trường.
+ Ảnh hưởng của nhiệt độ.
- Cách bảo vệ các đồ vật bằng kim loại khơng bị ăn mịn.
Ví dụ 3: a. Em hãy làm 4 thí nghiệm dưới đây:
(1) Đinh sắt trong khơng khí khơ. (2) Ngâm đinh sắt trong nước.
(3) Ngâm đinh sắt trong dung dịch muối ăn.
(4) Ngâm đinh sắt hồn tồn trong nước cất và cách li với khơng khí bằng dầu nhờn. Sau 1 tuần ghi lại kết quả nghiên cứu vào bảng sau:
Thí nghiệm (1) (2) (3) (4)
Hiện tượng Nguyên nhân
Kết luận
Hƣớng dẫn giải: a. Kết quả sau 1 tuần làm thí nghiệm:
(1) (2) (3) (4)
Thí nghiệm (1) (2) (3) (4)
Hiện tượng đinh sắt sáng bóng
có gỉ màu nâu có nhiều gỉ màu nâu đinh sắt sáng bóng Ngun nhân Đinh sắt tiếp xúc với khơng khí khơ khơng có hơi nước. Đinh sắt có tiếp xúc với nước, trong nước có hịa tan khí oxi. Đinh sắt tiếp xúc với nước, khí oxi và muối ăn. Đinh sắt tiếp xúc với nước nguyên chất. Kết luận Đinh sắt không bị ăn mòn. Đinh sắt tiếp xúc với khơng khí ẩm có hơi nước, nước, oxi nên bị ăn mòn.
Đinh sắt bị ăn mòn nhiều do tiếp xúc với khơng khí ẩm có hơi nước, nước, oxi, muối ăn.
Đinh sắt bị cách lí với mơi trường bên ngồi chỉ tiếp xúc với nước nguyên chất nên khơng bị ăn mịn. Đinh sắt bị ăn mịn do tiếp xúc với các chất trong mơi trường như hơi nước, nước, oxi,…
b. Biện pháp: Cách li các đồ vật bằng gang, thép khỏi môi trường bằng cách bôi dầu mỡ, sơn, mạ... Để đồ vật ở nơi khô ráo, lau chùi sạch sẽ sau khi sử dụng...
Dạng 4: Bài toán tăng giảm khối lƣợng
1. Nguyên tắc
Nguyên tắc giải nhanh: dựa vào sự chênh lệch khối lượng khi biến đổi chất này thành chất khác có thể tính nhanh số mol của một chất trong phản ứng.
2. Các phương pháp giải bài toán tăng giảm khối lượng
+) Lập phương trình biểu diễn độ tăng (hoặc giảm ) +) Giải tìm ẩn và kết luận
* Phương pháp suy luận tăng giảm:
mkim loại tăng = mkim loại giải phóng – mkim loại phản ứng mkim loại giảm = mkim loại phản ứng – mkim loại giải phóng
Chú ý: Nếu gặp trường hợp một kim loại tác dụng với hỗn hợp muối (hoặc ngược
lại) thì phản ứng nào có khoảng cách giữa hai kim loại xa hơn thì sẽ xảy ra trước. Khi phản ứng này kết thúc thì mới xảy ra các phản ứng khác.
Ví dụ 4: Ngâm một đinh sắt sạch trong 200ml dung dịch CuSO4. Sau khi phản ứng kết thúc (dung dịch mất màu xanh), lấy đinh sắt ra khỏi dung dịch, rửa sạch, sấy khô và đem cân, thấy khối lượng đinh sắt tăng 0,8 gam. Hãy tìm nồng độ mol của dung dịch CuSO4.
Hƣớng dẫn giải:
Gọi số mol Fe đã tham gia phản ứng là x mol. Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu↓
x → x x x (mol)
mđinh sắt tăng = 0,8 gam = mCu – mFe = 64x – 56x = 8x
⟹ x = 0,1 mol.
Theo PTHH: nCus O4 = nFe = x = 0,1 mol ⟹CM(CuSO4) =0,1
0,2 = 0,5 (mol/l).
Dạng 5: Bài toán liên quan đến hiệu suất phản ứng
1. Cơng thức tính hiệu suất: H = 𝐦𝐭𝐡ự𝐜 𝐭ế
𝐦𝐥ý 𝐭𝐡𝐮𝐲ế𝐭.𝟏𝟎𝟎%
2. Cơng thức tính khối lượng chất tham gia khi có hiệu suất
Do hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100% nên lượng chất tham gia thực tế đem vào phản ứng phải lớn hơn nhiều để bù sự hao hụt. Sau khi tính khối lượng chất tham gia theo PTHH, ta tính khối lượng chất tham gia khi có hiệu suất như sau:
mthực tế = 𝐦𝐥ý 𝐭𝐡𝐮𝐲ế𝐭𝐇 .𝟏𝟎𝟎%
3. Cơng thức tính khối lượng sản phẩm khi có hiệu suất
Do hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100% nên lượng sản phẩm thực tế thu được phải nhỏ hơn nhiều do sự hao hụt. Sau khi tính khối lượng sản phẩm theo PTHH, ta tính khối lượng sản phẩm khi có hiệu suất như sau:mthực tế = 𝐦𝟏𝟎𝟎%𝐥ý 𝐭𝐡𝐮𝐲ế𝐭.𝐇
Ví dụ 5: Tính khối lượng quặng hematit chứa 60% Fe2O3 dùng để sản xuất 1 tấn gang chứa 4% cacbon nếu hiệu suất quá trình sản xuất là 90%.
Hƣớng dẫn giải:
Khối lượng Fe có trong 1 tấn gang là 1.(100−4)
100 = 0,96 (tấn) Fe2O3 + 3CO t 0 2Fe + 3CO2 (1) 160 gam 2.56 gam x tấn 0,96 tấn ⟹ x = 0,96.160 2.56 = 1,37 (tấn)
Từ (1) ⟹ khối lượng Fe2O3 cần dùng theo lý thuyết là: 1,37.10090 = 1,52 (tấn) Khối lượng quặng cần dùng trong thực tế là: 1,52.10060 = 2,53 (tấn).
* LUYỆN TẬP Bài tập cơ bản
Bài tập 1: Kim loại rất cứng, rất khó nóng chảy và thường được dùng làm dây tóc bóng đèn là
A. nhơm (Al) B. vonfam (W) C. natri (Na) D. kali (K)
Bài tập 2: Tính chất nào sau đây khơng là tính chất chung của kim loại?
A. tính dẫn điện B. tính dẫn nhiệt C. có ánh kim D. tính đàn hồi
Bài tập 3: Có ba kim loại được điều chế theo các cách như được chỉ ra ở bảng sau:
Kim loại Phương pháp điều chế
X Điện phân oxit nóng chảy
Y Nung nóng oxit kim loại với cacbon
Z Có sẵn trong tự nhiên dưới dạng đơn chất kim loại Thứ tự hoạt động của ba kim loại đó là
Hoạt động mạnh nhất → Kém hoạt động nhẩt
A X Y Z
B X Z Y
C Y Z X
D Z X Y
Bài tập 4: Khi rắc bột nhôm trên ngọn lửa đèn cồn, bột nhôm cháy sáng tạo thành chất bột màu trắng là nhôm oxit. Hãy viết PTHH của phản ứng xảy ra (có kèm theo trạng thái tồn tại của các chất).
Bài tập 5: Để xây dựng dãy hoạt động hóa học của các kim loại Fe, Cu, Ag, Na, H,
một nhóm học sinh đã thực hiện các thí nghiệm sau. Em hãy quan sát hiện tượng, đánh dấu (x) vào ơ có phản ứng xảy ra và rút ra thứ tự hoạt động hóa học của các
1. Cho đinh sắt vào dung dịch CuSO4 2. Cho dây đồng vào dung dịch FeSO4 3. Cho dây đồng vào dung dịch AgNO3 4. Cho bạc vào dung dịch CuSO4 5. Cho đinh sắt vào dung dịch HCl 6. Cho dây đồng vào dung dịch HCl 7. Cho Na vào nước 8. Cho đinh sắt vào nước Hiện tượng Phản ứng Kết luận Fe > Cu … > … … > … … > … … > … > …> … > …
Bài tập 6: Hãy nối một kim loại ở cột bên trái với mơ tả đúng về kim loại đó ở cột
bên phải trong bảng sau:
a. Kali 1. được dùng để chế tạo vỏ máy bay
b. Bạc 2. dùng làm trang sức
c. Nhôm 3. được điều chế từ quặng hematite
d. Platin 4. rất mềm
e. Sắt 5. rất kém hoạt động dùng làm điện cực
6. được dùng làm dụng cụ đun nấu
Bài tập 7: Đốt cháy hết 3,2 gam kim loại R (hóa trị II) trong V lít khơng khí (vừa đủ,
ở đktc), thu được 4,0 gam oxit. a. Tìm kim loại R.
b. Coi oxi chiếm 1/5 thể tích khơng khí. Xác định giá trị của V.
Bài tập 8: Cần bao nhiêu tấn quặng manheit chứa 80% Fe3O4 để sản xuất được 100,0
tấn gang chứa 96,0% sắt? Giả sử hiệu suất của quá trình sản xuất đạt 98%.
Bài tập 9: Hòa tan hết 5,6 gam Fe bằng 100 gam dung dịch H2SO4 lỗng, vừa đủ.
a. Tính nồng độ phần trăm của dung dịch H2SO4 đã dùng. b. Tính khối lượng của dung dịch sau phản ứng.
Bài tập 10: Ngâm bột magie dư trong 10ml dung dịch AgNO3 1M. Sau khi phản ứng
kết thúc, lọc được chất rắn A và dung dịch B.
a. Cho A tác dụng hồn tồn với dung dịch HCl dư. Tính khối lượng chất rắn còn lại sau phản ứng.
b. Tính thể tích dung dịch NaOH 1M vừa đủ để kết tủa hoàn toàn dng dịch B.
Bài tập nâng cao
Bài tập 1: Thực hiện hai thí nghiệm: (1) cho 2 gam kẽm ở dạng viên và (2) cho 2
gam kẽm ở dạng bột vào cùng một thể tích dung dịch H2SO4 lỗng. Đồ thị biểu diễn thể tích khí thốt ra theo thời gian được biểu diễn trên hình sau:
Hình 2.4. Đồ thị biểu diễn thể tích khí thốt ra theo thời gian
Đường nét liền trong đồ thị biểu diễn thể tích khí hiđro thoát ra theo thời gian khi dùng 2 gam kẽm viên. Đường nét đứt nào là đồ thị biểu diễn thể tích khí thốt ra khi 2 gam kẽm bột được sử dụng?
Bài tập 2: Titan (Ti) được sản xuất bằng cách đun nóng TiCl4 với magie trong bầu khí quyển argon (Ar).
a. Viết PTHH của phản ứng xảy ra.
b. Hãy giải thích tại sao phải thực hiện phản ứng trong bầu khí quyển argon mà không phải là trong không khí.
c. Hãy nêu ra một kim loại khác magie mà nó có thể khử được muối tiatn (IV) clorua tạo thành titan kim loại.
d. Làm thế nào để tách riêng titan kim loại ra khỏi hỗn hợp sau phản ứng, biết muối magie clorua tan được trong nước.
Bài tập 3: Đồng kim loại có cấu trúc của một kim loại điển hình. Trong mạng tinh thể của nó có chứa các ion dương kim loại và “biến” các electron tự do. Mạng tinh thể này có thể chứa được các nguyên tử của kim loại khác. Hãy chỉ ra ứng dụng của đồng ứng với mỗi một trong các tính chất sau đây:
a. Khả năng trượt lên trên nhau của các nguyên tử đồng trong mạng tinh thể. b. Khả năng chứa các nguyên tử khác trong mạng tinh thể của nó.
Bài tập 4: Cho hỗn hợp bột gồm 1,4 gam Fe và 0,24 gam Mg vào 200ml dung dịch
CuSO4 a mol/l. Sau khi các phản ứng kết thúc, thu được 2,2 gam chất rắn gồm 2 kim loại. Tìm giá trị của a.
Bài tập 5: Cho 3 lọ đựng riêng biệt các kim loại Al, Fe và Ag bị mất nhãn. Để xác định kim loại trong từng lọ, người ta lấy một ít bột kim loại trong mỗi lọ cho vào một ống nghiệm, đánh số thứ tự rồi nhỏ vào đó vài giọt dung dịch NaOH. Kết quả là chỉ
dung dịch NaOH bằng dung dịch HCl lỗng thì thấy ống nghiệm số 1 và 3 có khí thốt ra. Xác định kim loại trong các lọ. Giải thích và viết các PTHH.
* THỬ THÁCH
Bài tập 1: Cho 1,92 gam Cu vào 100ml dung dịch hỗn hợp gồm KNO3 0,2M và H2SO4 0,5M tạo thành V ml khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch A. Hãy tính giá trị V.
Bài tập 2: Cho hỗn hợp X gồm Fe, Al và một kim loại A có hóa trị II. Trong X có tỷ