Một số bài tập về các lý thuyết chủ đạo nhằm giúp học sinh phát triển năng

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

2.3. Một số bài tập về các lý thuyết chủ đạo nhằm giúp học sinh phát triển năng

lực vận dụng kiến thức hĩa học vào cuộc sống

Dựa trên cơ sở lí luận về đặc điểm, phân loại, nguyên tắc xây dựng, quy trình thiết kế bài tập VDKT kết hợp với nghiên cứu các tài liệu liên quan, số liệu thực nghiệm lấy tại xí nghiệp, nhà máy chúng tơi đã thiết kế được 62 bài tập (50 bài xây dựng mới + 12 bài tham khảo các tài liệu). Gồm 32 bài tập định tính, 12 bài tập định

lượng, 18 bài tập thực nghiệm (Xem phụ lục 4- Tr. PL19). Số lượng bài tập cụ thể trong các chương:

+ Chương “Phản ứng oxi hĩa khử” : 10 bài. + Chương “Cân bằng hĩa học” : 15 bài. + Chương “Sự điện li” : 37 bài.

Câu hỏi và hướng dẫn trả lời của các bài tập đã xây dựng được lưu trong đĩa CD. Trong giới hạn đề tài, chúng tơi trình bày kĩ nội dung và hướng dẫn trả lời của 10 bài tập của chương “Sự điện li”.

Bài tập định tính

Bài 1: Hãy trả lời các câu hỏi sau:

a. Trong dịch vị của dạ dày cĩ chứa axit nào? b. Axit dịch vị cĩ tác dụng gì?

c. Điều gì sẽ xảy ra nếu dư thừa lượng axit trong dạ dày?

Gợi ý trả lời:

a. Trong dịch vị của dạ dày cĩ chứa axit clohidric (HCl).

b. Axit clohidric cĩ vai trị rất quan trọng đối với quá trình trao đổi chất của cơ thể. Trong dung dịch dạ dày của người cĩ axit clohidric với nồng độ khoảng từ 0,0001 đến 0,001 mol/l (cĩ độ pH tương ứng là 4 và 3). Ngồi việc hịa tan các muối khĩ tan, axit clohidric cịn là chất xúc tác cho các phản ứng thủy phân các chất gluxit (chất đường, bột) và chất protein (chất đạm) thành các chất đơn giản hơn để cơ thể cĩ thể hấp thụ được.

c. Các bệnh lý về dạ dày cĩ liên quan rất lớn tới tình trạng axit trong dạ dày. Khi trong dịch vị dạ dày cĩ nồng độ axit clohidric nhỏ hơn 0,0001 mol/l (pH > 4,5), người ta mắc bệnh khĩ tiêu, đầy hơi, tạo điều kiện cho các vi khuẩn cĩ hại tăng sinh và gây ra các chứng bệnh ung thư. Ngược lại nồng độ lớn hơn 0,001 mol/l (pH < 3,5), người ta mắc bệnh ợ chua, đắng miệng, viêm loét dạ dày, đau dạ dày do thừa axit dạ dày.

Bài 2: Vì sao muốn ăn (Natri clorua) ở trạng thái rắn khan khơng dẫn điện, cịn khi

hịa tan vào nước hay ở trạng thái nĩng chảy thì dẫn điện tốt?

Gợi ý trả lời:

Liên kết hĩa học trong phân tử NaCl là liên kết ion. Trong tinh thể muối ăn, các ion Na+ và Cl- hút giữ nhau bằng lực hút tĩnh điện nên khơng di chuyển tự do được. Vì vậy, tinh thể muối ăn khơng dẫn điện được.

Khi cho tinh thể muối ăn vào nước, những ion ở lớp bề mặt tinh thể bị hút mạnh bởi các phân tử H2O phân cực ở xung quanh: ion Na+ bị hút về phía đầu âm, ion Cl– bị hút về phía đầu dương của phân tử nước làm cho lực hút giữa các ion đĩ bị yếu đi. Kết quả là chúng tách khỏi tinh thể, kết hợp với một số phân tử H2O rồi phân tán vào nước. Quá trình này tiếp tục diễn ra với những ion ở lớp trong làm cho muốn ăn tan dần ra.

Trong dung dịch NaCl hoặc NaCl nĩng chảy, các ion Na+ và ion Cl– di chuyển tự do, vì vậy dung dịch dẫn điện được.

Bài 3: Độ pH của da vào khoảng 4.5 đến 6.2, độ pH trung bình của làn da tự nhiên vào

khoảng 5.5 giúp bảo vệ da khỏi sự xâm nhập của các vi khuẩn cĩ hại, nấm, kí sinh trùng, và đảm bảo được lớp sừng của da được dẻo dai, bền đẹp. Để cân bằng pH cho da và bảo vệ da dưới tác động của mơi trường xung quanh thì sữa rửa mặt là sản phẩm được ưu tiên sử dụng.

a. Theo em độ pH của sữa rửa mặt cĩ quan trọng khơng? Vì sao? b. Cĩ thể kiểm tra độ pH của sản phẩm sữa rửa mặt bằng cách nào?

c. Điều gì xảy ra nếu chúng ta sử dụng sữa rửa mặt cĩ độ kiềm quá cao?

Gợi ý trả lời:

a. Độ pH chính là yếu tố quan trọng cần chú ý khi chọn mua sữa rửa mặt. Vì độ pH sữa rửa mặt khơng chuẩn cĩ thể làm hỏng quá trình chăm sĩc da.

b. Kiểm tra độ pH của sản phẩm sữa rửa mặt bằng chỉ số được ghi trên bao bì (nếu cĩ), máy đo pH, giấy chỉ thị vạn năng, giấy quỳ,...

c. Nếu chúng ta sử dụng sữa rửa mặt cĩ độ kiềm quá cao, nĩ sẽ phá cân bằng axit trên da và khiến da bị khơ và lão hĩa sớm. Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng nếu biết cách cân bằng pH sau bước dùng sữa rửa mặt thì vẫn đạt hiệu quả mong muốn.

Bài 4: Viên thuốc sủi là một dạng bào chế khá đặc biệt của thuốc nhằm tạo sự dễ chịu

khi uống thuốc, đồng thời giúp cơ thể nhanh hấp thu hơn. Thuốc sủi điều trị cảm cúm, giảm đau, hạ sốt hoặc cung cấp vitamin và khống chất. Các tá dược gồm cĩ một chất tạo sủi natri bicacbonat và axit hữu cơ như vitamin C (axit ascorbic). Khi thả viên sủi vào trong nước sẽ xảy ra phản ứng giữa chất cĩ tính

kiềm và axit tạo thành muối ăn và các bọt khí CO2 trong dung dịch thuốc. Đối với người buộc phải kiêng muối như người suy thận, người bệnh tăng huyết áp,… được khuyến cáo khơng nên dùng thuốc dạng viên sủi.

a. Kể tên hợp chất cĩ tính axit, tính kiềm được nhắc đến trong đoạn thơng tin trên. b. Vì sao viên sủi lại sủi bọt khi cho vào nước?

c. Vì sao người bị tăng huyết áp, suy thận khơng nên sử dụng các loại thuốc dạng viên sủi?

(Nguồn thơng tin: http://vienyhocungdung.vn/ai-khong-duoc-dung-thuoc-dang-vien- sui-20160222171116074.htm)

Gợi ý trả lời:

a. Hợp chất cĩ tính axit: axit ascorbic; hợp chất cĩ tính kiềm: natri bicacbonat.

b. Khi thả viên sủi vào trong nước sẽ xảy ra phản ứng giữa natri bicacbonat và axit ascorbic tạo thành muối ăn và khí CO2 gây nên hiện tượng sủi bọt.

H+ + HCO3-  CO2 + H2O

c. Người bị tăng huyết áp, suy thận khơng nên sử dụng các loại thuốc dạng viên sủi. Vì những người này buộc phải kiêng muối (Na+).

Bài 5: Nước thải axit thường cĩ trong dây chuyền cơng nghệ sản xuất của ngành cơng

nghiệp nhẹ, cơng nghiệp vật liệu và cơng nghiệp hĩa chất. Thí dụ: nước thải của cơng nghệ cán thép, xí nghiệp sản xuất thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, dược phẩm đều chứa axit sunfuric, axit clohiđric. Người ta thường sử dụng phương pháp trung hịa để xử lý nước thải chứa axit. Ví dụ:

- Xử lý nước thải bằng vơi, hĩa chất sử dụng như CaCO3, MgCO3, Ca(OH)2,... - Xử lý nước thải bằng xút NaOH.

a. Cho biết bản chất của phương pháp trung hịa là gì?

b. Viết phương trình ion rút gọn của các phản ứng xảy ra khi sử dụng các hĩa chất nêu trên để trung hịa lượng nước thải.

(Nguồn thơng tin: Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga, Giáo trình Cơng nghệ Xử Lý Nước Thải, Nxb KHKT 2002.)

Gợi ý trả lời:

a. Bản chất của phương pháp trung hồ là phản ứng hĩa học giữa axit và kiềm hoặc giữa muối với axit hoặc kiềm cĩ trong nước thải. Dùng tác nhân hĩa học để khử tính axit (hoặc kiềm) của nước thải, đưa nước thải về khoảng trung tính (pH 6,5-8,5).

b. Phương trình ion rút gọn của các phản ứng xảy ra:

+ 2+

3 2 2

+ 2+ 3 2 2 + - 2 MgCO + 2H Mg + CO + H O H + OH H O   Bài tập định lượng

Bài 6: Gelactive Fort là hỗn hợp cân bằng giữa 2

tác nhân kháng axit là nhơm hidroxit, magiê hidroxit và chất chống đầy hơi simethicon. Nhơm hidroxit, magiê hidroxit cĩ tác dụng trung hịa axit clohidric trong dạ dày, làm giảm các triệu chứng dư axit cĩ liên quan đến viêm, loét dạ dày, viêm

thực quản, khĩ tiêu;… Một gĩi Gelactive cĩ chứa 300 mg Al(OH)3, 400 mg Mg(OH)2, 30 mg simethicon và các tá dược khác.

a. Viết các phản ứng hĩa học xảy ra khi sử dụng Gelective để trung hịa axit dư trong dạ dày.

b. Em hãy tính thể tích dung dịch HCl 0,035M trong dạ dày được trung hịa khi sử dụng một gĩi Gelactive. (1 gam = 1000 miligam)

(Nguồn thơng tin: http://hasanderma.com/product/tieu-hoa/118/gelactive-fort.html)

Gợi ý trả lời:

a. Các phản ứng hĩa học xảy ra

Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O (1) Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O

Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O (2) Mg(OH)2 + 2H+ → Mg2+ + 2H2O

b.

Bài 7: pH là một trong những nhân tố mơi trường cĩ ảnh hưởng rất lớn trực tiếp và

dưỡng. pH thích hợp cho thủy sinh vật là 6,5 - 9. Khi pH mơi trường quá cao hay quá thấp đều khơng thuận lợi cho quá trình phát triển của thủy sinh vật. Tác động chủ yếu của pH khi quá cao hay quá thấp là làm thay đổi độ thẩm thấu của màng tế bào dẫn đến làm rối loạn quá trình trao đổi muối - nước giữa cơ thể và mơi trường ngồi. Do đĩ pH cĩ ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của phơi, quá trình dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản của cá. Cá sống trong mơi trường cĩ pH thấp sẽ chậm phát dục, nếu pH quá thấp sẽ khơng đẻ hay đẻ rất ít.

Một hồ nuơi cá cĩ diện tích 2000m2, độ sâu nước 1.5m, pH đo được là 5. Hãy tính lượng vơi sống cần thiết để làm cho hồ nuơi tơm này đạt điều kiện pH cần thiết để tơm sinh sống và phát triển, biết pH thích hợp cho nuơi tơm là khoảng bằng 8.

Gợi ý trả lời:

- Thể tích nước hồ tơm: 2000 x 1,5 = 3 000 (m3) = 3 000 000 (l) - Số mol H+ trong hồ: 10-5 x 3 000 000 = 30 (mol)

- PTHH: 2+ - 2 + - 2 CaO + H O Ca + 2OH H + OH H O  

- Số mol OH- cần thiết để nâng pH: 30 + (10-14+8 x 3 000 000) = 33 (mol)

Khối lượng vơi sống cần thiết: x 56 = 924 (g)

Bài 8: Chỉ số pH cĩ thể được dùng để xác định mức độ chua hay kiềm của đất. Dựa

vào giá trị pH người ta chia đất thành các loại: (1) Đất rất chua, (2) đất chua, (3) đất

kiềm, (4) đất hơi kiềm, (5) đất hơi chua, (6) đất trung tính,(7) đất kiềm nhiều.

a. Em hãy điền các loại đất phù hợp với thang đánh giá pH của đất dưới đây.

Độ pH 3,0 – 4,0 4,0 – 5,5 5,5 – 6,5 6,5 – 7,0 7,1 – 7,5 7,5 – 8,0 >8,0 Đánh

giá đất

b. Nghiên cứu một số mẫu đất tại Đồng bằng sơng Cửu Long, người ta tính tốn được nồng độ ion H+ nằm trong khoảng 1,25.10-4M đến 3,16.10-5M. Hãy cho biết đất ở vùng Đồng bằng sơng Cửu Long thuộc loại đất gì? Em hãy nêu biện pháp thường dùng để cải tạo loại đất này.

Gợi ý trả lời: a. Độ pH 3,0 – 4,0 4,0 – 5,5 5,5 – 6,5 6,5 – 7,0 7,1 – 7,5 7,5 – 8,0 >8,0 Đánh giá đất (1) (2) (5) (6) (4) (3) (7) b. Ta cĩ: [H+] =1,25.10-4M thì pH= -lg [H+] = 3,9 [H+] =3,16.10-5M thì pH= -lg [H+] = 4,5

Giá trị pH trong khoảng 3,9 – 4,5 nên đất vùng Đồng bằng sơng Cửu Long thuộc loại đất chua.

Biện pháp cải tạo là: Bĩn vơi khử chua là biện pháp phổ biến, bĩn phân hữu cơ và phân lân hợp lý.

Bài tập thực nghiệm

Bài 9: Khi trộn lẫn một số chất chỉ thị cĩ màu biến đổi kế tiếp nhau theo giá trị pH ta

được hỗn hợp chất chỉ thị vạn năng. Dùng băng giấy tẩm dung dịch hỗn hợp này cĩ thể xác định gần đúng giá trị pH của dung dịch. Sử dụng giấy chỉ thị vạn năng em hãy xác định pH và cho biết mơi trường của các dung dịch dưới đây.

Dung dịch Nước chanh

Nước

cam Giấm ăn Xà phịng Sữa rửa mặt Nước Javel pH Mơi trường Gợi ý trả lời:

HS tiến hành thực nghiệm và đo số liệu theo sản phẩm HS đang dùng, ghi rõ nhãn hiệu sản phẩm.

Bài 10: Natri hiđroxit là một trong những hĩa chất được dùng để xử lý nước sinh hoạt.

Tại Xí nghiệp Cấp nước Nhơn Trạch, Đồng Nai, để xác định hàm lượng NaOH nhân viên phịng Hĩa nghiệm tiến hành như sau:

- Đo pH nước thơ (chưa xử lý): pH = 4,47. - Cân 1gam NaOH bột pha trong 0,5 lít nước.

- Chuẩn bị 4 cốc. Mỗi cốc đựng 1 lít nước thơ cần xử lý. Lần lượt cho V ml dung dịch NaOH vào mỗi cốc, chờ phản ứng và đo pH.

- Kết quả thí nghiệm: Tên mẫu Số lần thí nghiệm VNaOH (ml) đã dùng/1 lit H2O Thời gian chờ phản ứng pH NaOH bột 1 2 3 4 0,06 0,08 0,1 0,12 5 phút 5 phút 5 phút 5 phút 5,69 6,32 6,75 7,24 a. Đánh giá mơi trường nước thơ ban đầu.

b. Theo kết quả thí nghiệm, để l lít nước đã qua xử lý đạt pH từ 6,75 – 7,24 cần dùng bao nhiêu thể tích dung dịch NaOH?

c. Tính khối lượng NaOH bột cần dùng để xử lý 100 m3 nước thơ để đạt pH như trên.

Gợi ý trả lời:

a. Mơi trường nước thơ ban đầu cĩ pH= 4,47 (pH<7): mơi trường axit

b. Để l lít nước đã qua xử lý đạt pH từ 6,75 – 7,24 cần dùng 0,1 đến 0,12 ml dung dịch NaOH. c. Nồng độ dung dịch NaOH đã dùng: M 1 C = =0,05M 40.0,5 100 m3 = 100 000 lít pH =7,24: VNaOH = 0,12.100 000 = 12000 ml = 12 lít nNaOH = CM.V =0,05.12 =0,6 mol

Khối lượng NaOH cần dùng là 0,6.40 = 24 (g)