Tài liệu Phương pháp giải bài tập “tìm ông thức hoá học của các chất vô cơ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BÁ THƯỚC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP "TÌM CÔNG THỨC HÓA HỌC CỦA CÁC CHẤT CÔ CƠ" Người thực hiện: Lê Văn Tuân Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THCS Lương Ngoại SKKN thuộc môn: Hóa Học 1 A - PHẦN MỞ ĐẦU Để việc giảng dạy và bồi dưỡng học sinh môn Hóa học THCS nói riêng và việc nâng cao chất lượng giáo dục THCS nói chung, giáo viên phải có hệ thống bài tập và phương pháp phù hợp với đặc trưng bộ môn. Nhằm mục đích học sinh có hứng thú học tập và cảm giác thích học, muốn tìm tòi, khám phá những điều chưa biết một cách có hệ thống khoa học. Ôn thi học sinh giỏi môn hóa học THCS phải có một hệ thống bài tập từ kiến thức cơ bản đến nâng cao theo một trình tự lôgic, nhằm tạo cho học sinh tính tích cực tự giác ham học hỏi. Dạng bài tập "tìm công thức hóa học của các chất vô cơ". rất phong phú và đa dạng, mang nội dung vô cùng quan trọng trong việc nghiên cứu bộ môn Hóa học. Đối với học sinh THCS cụ thể là học sinh lớp 8,9 khả năng tư duy về hóa học đang còn hạn chế, vì lượng kiến thức lĩnh hội chưa nhiều, nên chưa có nhiều kĩ năng tư duy, khả năng đột phá chưa cao, qua giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi nhiều năm học sinh rất lúng túng, nhất là giải quyết bài tập xác định công thức hóc học. Trong khi loại bài tập này hầu như năm nào cũng có trong các đề thi học sinh giỏi các cấp. Từ những vấn đề trên với mong muốn góp phần nhỏ bé của mình vào việc tìm tòi phương pháp dạy hoc với nội dung và hệ thống bài tập phù hợp với điều kiện hiện có của học sinh, nhằm phát triển tư duy của học sinh THCS giúp các em tự lực hoạt động chiếm lĩnh tri thức, tạo tiền đề quan trọng cho việc phát triển tư duy của các em ở các cấp cao hơn góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục đào tạo của địa phương nói riêng và mục tiêu giáo dục của nước ta nói chung. Vì những lí do trên tôi chọn mảng kinh nghiệm phương pháp giải bài tập "tìm công thức hóa học của các chất vô cơ" B- GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ: Dạng bài tập tìm công thức hóa học nói chung và tìm công thức hóc học của chất vô cơ nói riêng là rất phong phú và đa dạng. Về nguyên tắc để giải quyết được đạng bài tập này không chỉ nắm thành thạo về kiến thức hóa học mà có kiên thức về toán học, có nhiều trường hợp phải biện luận mới xác định được công thức hóa hoc. Để xác định một nguyên tố hóa học nào thì phải tìm bằng được nguyên tử khối của nguyên tố đó. Từ đó xác định được công thức hóa học 2 của chất. Dạng bài tập thông qua tính toán định lượng kết hợp với phương trình hóa học có nhiều loại bài tập có thể chia thành hai loại cơ bản sau: + Loại bài tập cho biết hóa trị của nguyên tố trong hợp chất, chỉ cần tìm nguyên tử khối để kết luận tên nguyên tố rồi viết công thức của chất hoặc ngược lại. + Loại bài tập không biết hóa trị của nguyên tố cần tìm hoặc dữ kiện bài toán thiếu cơ sở để xác định chính xác một giá trị nguyên tử khối (hoặc bài toán có nhiều khả năng xảy ra theo nhiều hướng khác nhau). cái khó của loại bài tập này là các dữ kiện thường thiếu hoặc không cơ bản đỏi hỏi người giải phải có kĩ năng về toán học và yêu cầu về kiến thức và tư duy hóa học cao, học sinh khó thấy hết các trường hợp xảy ra. Để giải quyết các bài tập này, bắt buộc học sinh phải biện luận. II. THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ Thực trạng chung: Trường THCS Lương ngoại là trường thuộc xã đặc biệt khó khăn. Hầu hết gia đình thuần nông, điều kiện học tập của học sinh còn hạn chế, các em chưa có nhiều động lực trong học tập, phần lớn học sinh học chưa tốt, nhất là các môn tự nhiện. Số học sinh học được và chăm học môn hóa học rất ít. Qua khảo sát thực tế và thông qua giảng dạy nhiều năm cho thấy nhiều học sinh còn rất lúng túng, nhất là khi giải quyết các bài toán biện luận xác định công thức hóa học, học sinh làm rất yếu, hầu hết học sinh rất ngại học khi phải làm dạng bài tập này. Vì vậy học sinh rất thụ động và không có hứng thú trong các buổi học bồi dưỡng học sinh giỏi. Đối với học sinh: Số lượng học sinh rất ít, số học sinh học được cũng không nhiều, mỗi năm ôn thi học sinh giỏi chỉ có hai đến ba học sinh tham gia, khả năng tư duy còn hạn chế, sư nhanh nhẹn không có, nếu giáo viên dạy mà không có phương pháp, không có nội dung và hệ thông kiến thức phù hợp với các em, thì các em hoc sinh sẽ không có hứng thú theo học và không có phương pháp học ôn phù hợp với khả năng nhận biết của mình. Từ những hạn chế đó, tôi không ngừng học hỏi và tìm ra những phương pháp, những nội dung dạy phù hợp với tình hình thực tế của nhà trường cụ thể là phù hợp với sự nhận thức của học sinh. Từ những kinh nghiệm của mình cùng với sự tiến bộ dần dần của học sinh đến nay tôi đưa ra mảng kinh nghiệm phương pháp giải các bài tập tìm công thức hóa học của các chất vô cơ. 3 III. GIẢI PHÁP VÀ TỔ CHỨC THỰC HIỆN Phương pháp giải bài tập tìm công thức hóa học được chia thành các dạng chính sau: 1. Tìm công thức hóa học của chất khi biết hóa trị của nguyên tố trong hợp chất. 2. Biện luận tìm các chất kim loại kiềm, kiềm thổ thuộc hai chu kỳ liên tiếp nhau. 3. Biện luận khả năng xảy ra đối với các chất ban đầu đã cho. 4. Biện luận các khả năng có thể xảy ra đối với các chất tạo thành trong phản ứng. 5. Tìm công thức hóa học bằng cách biên luận trong giải hệ phương trình. * Cần chú ý rằng biện luận chỉ là một khâu trong quá trình giải bài toán biện luận, do đó học sinh cần năm phương pháp chung để giải một bài toán hóa học là: + Đặt công thức của chất cần tìm + Đặt a,b,...là số mol các chất ban đầu đề bài đã cho. + Viết các phản ứng có thể xảy ra + Căn cứ vào các dữ liệu đề bài cho, lập hệ phương trình toán học dự vào công thức tính số mol, số gam,... các chất. + Giải hệ chọn kết quả phù hợp. * Trong quá trình giảng dạy tôi thực hiện theo quy trình như sau: Hình thành cho học sinh từ kiến thức cơ bản đến khó, nhăm bồi dưỡng cho học sinh phát triển kỹ năng từ biết làm đến vận dụng linh hoạt và sáng tạo. Để bồi dưỡng mỗi dạng tôi thường thực hiện như sau: Thông qua những bài tập cơ bản và đơn giản, rồi rút ra nhưng nguyên tắc và phương pháp vân dụng, cuối cùng giao bài tập cho học sinh tự luyện với mức độ khó dần và kiểm tra việc làm của học sinh Sau đây là một số dạng bài tập tìm công thức hóa học, từ cách nhận dạng, kinh nghiệm giải quyết mà tôi đã thực hiện và đúc kết từ thực tế. DẠNG 1: BÀI TẬP TÌM CÔNG THỨC CỦA NGUYÊN TỐ HAY HỢP CHẤT CỦA NGUYÊN TỐ KHI BIẾT HÓA TRỊ CỦA NGUYÊN TỐ. Phương pháp chung: Đặt công thức của chất đã cho theo bài toán. Gọi a số mol, A là nguyên tử khối hay phân tủ khối của chất cần tìm 4 Viết phương trình hóa học Lập phương trình, giải tìm khối lượng mol chất cần tìm, suy ra nguyên tử khối, phân tử khối của chất, từ đó xác đinh được nguyên tố hay hợp chất cần tìm Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn 1,14 gam kim loại hóa trị II bằng 250 ml dung dịch H2SO4 0,3M. Để trung hòa lượng axit dư cần dùng 60 ml dung dịch NaOH 0,5M, Xác định tên kim loại? Giải: Gọi R là công thức hóa học của kim loại hóa trị II Gọi a là số mol của R Số mol của H2SO4= 0,25.0,3 = 0,075 Số mol của NaOH = 0,06.0,5 = 0,03 PTHH: R + H2SO4 RSO4 + H2 (1) amol amol amol H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + H2O (2) 0,075-a 2(0,075-a) Theo (1) và (2) ta có 2(0,075-a)= 0,03 suy ra a= 0,6 Khối lượng mol của R = 1,44: 0,06 = 24, R là Mg Ví dụ 2: Cho vào nước dư 3g oxit của 1 kim loại hoá trị 1, ta được dung dịch kiềm, chia dung dịch làm hai phần bằng nhau: - Phần 1: Cho tác dụng hoàn toàn với 90 ml dung dịch HCl 1M, sau phản ứng dung dịch làm quỳ tím hoá xanh. - Phần 2: Cho tác dụng với V(ml) dung dịch HCl 1M sau phản ứng dung dịch không làm đổi màu quỳ tím Tìm công thức phân tử oxit. Giải: Gọi công thức oxit kim loại hóa trị I: M2O nHCl = 1.0,09 = 0,09mol Phương trình hóa học: M2O + H2O 2MOH (1) amol 2amol MOH + HCl MCl + H2O (2) Phần1: amol amol Do phần làm giấy quỳ tím hóa xanh nên dung dịch MOH còn dư nên HCl phản ứng hết nên theo PTHH (1) (2) ta có a > 0,09 mà n M2O = 3 =a 2 M  16 5 � 3 > 0,09 2 M  16 suy ra M < 8,67 Là kim loại kiềm nên: M là Li Ví dụ 3: Hòa tan 8,7 gam một hỗn hợp gồm K và một kim loại M thuộc phân nhóm chính nhóm II trong dung dịch HCl dư thì thấy có 5,6 dm 3 H2 ( ĐKTC). Hòa tan riêng 9 gam kim loại M trong dung dịch HCl dư thì thể tích khí H 2 sinh ra chưa đến 11 lít ( ĐKTC). Hãy xác định kim loại M. Giải: Đặt a, b lần lượt là số mol của mỗi kim loại K, M trong hỗn hợp Thí nghiệm 1: 2K + 2HCl  2KCl + H2  a a/2 M + 2HCl  MCl2 + H2  b b a 5, 6  số mol H2 = 2  b  22, 4 0, 25  a  2b 0,5 Thí nghiệm 2: M+ 2HCl  MCl2 + H2  9/M(mol)  9/M 9 11 Theo đề bài: M  22, 4  M > 18,3 39a  b.M  8, 7 39(0,5  2b)  bM  8,7 10,8   b= 78  M  a  2b  0,5 a  0,5  2b 10,8 Vì 0 < b < 0,25 nên suy ra ta có : < 0,25  M < 34,8 78  M (1) Mặt khác:  (2) Từ (1) và ( 2) ta suy ra kim loại phù hợp là Mg Bài tập vận dụng: Bài 1: Cho 12 một Oxit kim loại hóa trị II phản ứng hoàn toàn với 0,6 mol HCl. Xác định tên kim loại đã dùng. Bài 2: Hòa tan 49,6 gam hỗn hợp gồm muối sunfat và muôi cacbonat của một kim loại hóa trị I vào nước thu được dung dịch A. Chia A lầm hai phàn bằng nhau. - Phần 1: Cho tác dụng với dung dịch H2SO4 dư thu được 2,24 lít khí ở đktc - Phần 2: Cho tác dụng với dung dịch BaCl2 dư thu được 43 g kết tủa trắng. a) Tìm công thức hóa học của 2 muối ban đầu. b) Tính % về khối lượng của các muối trên có trong hỗn hợp? Bài 3: Hòa tan hoàn toàn 27,4 gam hỗn hợp gồm M2CO3 và MHCO3 (M là kim loại kiềm) bằng 500 ml dung dịch HCl 1M thấy thoát ra 6,72 lít khí CO 2 (ở đktc). Để trung hòa lượng axit còn dư phải dùng 50ml dung dịch NaOH 2M a) Xác định 2 muối ban đầu b) Tính % về khối lượng của mỗi muối trên. 6 DẠNG 2: BIỆN LUẬN TÌM CÁC CHẤT KIM LOẠI KIỀM, KIỀM THỔ THUỘC HAI CHU KỲ LIÊN TIẾP NHAU Phương pháp giải: Có thể đưa các bài toán này về dạng biện luận trong giải hệ phương trình, tuy nhiên bài giải sẽ dài dòng còn phải thêm bước biện luận. Với dạng toán này, phương pháp công thức trung bình rất hữu hiệu. Phương pháp này là phương pháp quy hỗn hợp về một chất đại diện, do vậy các phản ứng xảy ra đối với hỗn hợp xem như chỉ xảy ra với chất đại diện này. Lưu ý: trong phương pháp công thức trung bình, các số liệu về hỗn hợp (số mol, khối lượng, thể tích) xem như là số liệu riêng của chất đại diện. Ví dụ 1: Hòa tan 28,4 g hỗn hợp hai muối cacbonat của hai kim loại kiềm thổ bằng dung dịch HCl dư được 10 lít khí (54,60C và 0,8604atm) và dung dịch X. a) Tính tổng số gam các muối trong dung dịch X. b) Xác định hai kim loại trên nếu chúng thuộc hai chu kì liên tiếp. Giải: a) Gọi công thức trung bình 2 muối cacbonat trên là ACO3 Gọi a là số mol của hỗn hợp 2 muối này Ta có phản ứng: ACO3 + 2 HCl ACl2 + H2O + CO2 a mol amol a mol Ta có hệ: a(A + 60) =28,4 0,8604.10 a= 0, 082.326, 6 = 0,3 Giải ra ta được: A = 34,6 Vậy tổng khối lượng các muối trong dung dịch X = a(A+71) = 0,3(34,6+71) =31,7g b) Gọi A,B là khối lượng mol 2 kim loại trên, ta có: A 33 và một kim loại B < 33 Vì 2 kim loại kiềm liên tiếp nên kim loại là Na, K Có thể xác định độ tăng khối lượng ở (1) : m = 1,47 – 0,8=0,67 gam  nROH = 0,67: ( 59 –17 ) = 0, 67 42 0,8 = 0, 67 42 ; 50  R = 50 –17 = 33 Thí nghiệm 2: mhh = 8 - 0,8 = 7,2 gam xROH + FeClx  Fe(OH)x  + ( R +17)x (56+ 17x) M ROH 6,48 (g)  ( R 17) x 56 17 x   6, 48 suy ra ta có:  7, 2  R 33  xRCl (2) 7,2 (g) giải ra được x = 2 Vậy công thức hóa học của muối sắt clorua là FeCl2 Ví dụ 3: X là hỗn hợp 3,82 gam gồm A 2SO4 và BSO4 biết khối lượng nguyên tử của B hơn khối lượng nguyên tử của A là1 đvC. Cho hỗn hợp vào dung dịch BaCl2 vừa đủ,thu được 6,99 gam kết tủa và một dung dịch Y. a) Cô cạn dung dịch Y thì thu được bao nhiêu gam muối khan b) Xác định các kim loại A và B Giải: a) A2SO4 + BaCl2 BSO4 + BaCl2 Theo các PTHH (1), (2):  BaSO4   BaSO4  Số mol X = số mol BaCl2 = số mol BaSO4 = + + 2ACl BCl2 (1) (2) 6,99 0, 03mol 233 Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: 8 m( ACl  BCl2 )  3,82 + (0,03. 208) – 6,99 = 3,07 gam 3,82 MX  127 b) 0, 03 Ta có M1 = 2A + 96 và M2 = A+ 97  2 A  96  127  A  97  127 Vậy :  (*) Từ hệ bất đẳng thức ( *) ta tìm được : 15,5 < A < 30 Kim loại hóa trị I thoả mãn điều kiện trên là Na (23) Suy ra kim loại hóa trị II là Mg ( 24) Bài tập vận dụng: Bài 1: Hai kim loại kiềm A và B nằm trong hai chu kì kế tiếp nhau của bảng hệ thống tuần hoàn. Hòa tan một ít hỗn hợp A và B trong nước được dung dịch X và 0,336 lít khí H2 (đktc). Cho HCl dư vào dung dịch A và cô cạn được 2,075g muối khan. Xác định tên kim loại A và B? Bài 2: Một hỗn hợp A nặng 7,2g gồm 2 muối cacbonat của hai kim loại kiềm thổ thuộc hai chu kỳ liên tiếp. Hòa tan hết A bằngH2SO4 loãng được khí B cho B hấp thụ hết vào 450ml dung dịch Ba(OH)2 0,2M được 15,76g kết tủa. Xác định 2 muối cacbonat và tính thành phần phần trăm theo khối lượng của chúng. Bài 3: Hòa tan hoàn toàn 26,8g hỗn hợp hai muối cacbonat của hai kim loại hóa trị II bằng dung dịch HCl 2M (vừa đủ) thu được dung dịch A và 6,72 lít khí CO2 (đktc). a) Tính thể tích dung dịch HCl đã dùng. b) Cô cạn dung dịch A được bao nhiêu gam hỗn hợp muối khan? c) Nếu biết hai kim loại trong muối là hai kim loại kiềm thổ thuộc hai chu kỳ liên tiếp, hãy xác định công thức các muối. DẠNG 3 : BIỆN LUẬN CÁC KHẢ NĂNG XẢY RA ĐỐI VỚI CÁC CHẤT BAN ĐẦU ĐÃ CHO * Đây là dạng toán thường gặp khi chất ban đầu chưa xác định được cụ thể tính chất hóa học (là kim loại hoạt động hay kém hoạt động ...) nên ta phải xét từng khả năng có thể xảy ra với chúng. Giải bài toán theo nhiều trường hợp và chọn ra kết quả phù hợp. Ví dụ 1: Cho 7,22gam hỗn hợp X gồm Fe và kim loại M có hóa trị không đổi. Chia hỗn hợp làm 2 phần bằng nhau. Hòa tan hết phần 1 trong dung dịch axit 9 HCl được 2,128(lít) H2. Hòa tan phần 2 trong dung dịch HNO 3 thì tạo ra 1,792(lít) NO duy nhất đo (ĐKTC) a) Xác định kim loại M. b)Tìm % khối lượng mỗi kim loại trong X. Giải: Khối lượng ½ hỗn hợp: 7,22 2 2,128 22,4 = 0,095(mol) 1,792 n NO= 22,4 =0,08(mol) = 3,61(g), nH2 = Gọi kim loại M có hóa trị không đổi là: n (đ/k 1  n 3 ) * Trường hợp 1: M là kim loại đứng trước hiđrô (H) trong dãy hoạt động hóa học.  FeCl2 + H2  PTHH: Fe + 2HCl (1)   2M+ 2nHCl 2MCln + nH2 (2)  Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO  +2H2O (3)  3M + 4nHNO3 3M(NO3)n+ nNO  +2nH2O (4) n n Gọi Fe = x, M = y ở mỗi phần Theo (1,2,3,4) ta có PT: 56x + My = 3,61(*) Theo(1 và 2) ta có: x+ ny/2 = 0,095(**)  2x+ny=0,19(**) Theo(3&4)ta có x+ ny 3 =0,08  3x+ny=0,24(***) Lấy (***) - (**)ta có 3x + ny = 0,24 2x + ny = 0,19 Ta có x=0,05 Thay x vào (**) ta có 2 × 0,05 + ny= 0,19 ny = 0,09 suy ra Thay x, y vào (*) ta có 56 × 0,05+ y= M 0.09 n 0,09 n =3,61  M = 9n Giả sử n =1  M = 9(Loại) n =2  M=18(loại ) n=3  M=27(chọn )(Al) m Fe=56.0,05=2,8(g) n Al=0,09/3=0,03  mAl=0,03.27=0,81(g) %Fe= 2,8.100 3,61 =77,56% %Al=100-77,56=22,44% * Trường hợp 2: M là kim loại đứng sau (H) trong dãy hoạt động hóa học. Phần 1: n Fe = n H2 = 0,095mol Suy ra khối lượng của Fe = 0,095.56= 5,32> 3,16: vô lí! 10 Ví dụ 2: Hỗn hợp A gồm CuO và một oxit của kim loại hóa trị II (không đổi) có tỉ lệ mol 1: 2. Cho khí H2 dư đi qua 2,4 gam hỗn hợp A nung nóng thì thu được hỗn hợp rắn B. Để hòa tan hết rắn B cần dùng đúng 80 ml dung dịch HNO 3 1,25M và thu được khí NO duy nhất. Xác định công thức hóa học của oxit kim loại. Biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Hướng dẫn Gợi ý để học sinh thấy được RO có thể bị khử hoặc không bị khử bởi H 2 tùy vào mức độ hoạt động của R. HS: Phát hiện nếu R đứng trước Al thì RO không bị khử, suy ra chất rắn B gồm: Cu, RO. Nếu R đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học của kim loại thì RO bị khử thì hỗn hợp răn B gồm: Cu và kim loại R. Giải: Đặt công thức tổng quát của oxit kim loại là RO. Gọi a, 2a lần lượt là số mol CuO và RO có trong 2,4 gam hỗn hợp A Vì H2 chỉ khử được những oxit kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học của kim loại nên có 2 khả năng xảy ra: Trường hợp 1: R là kim loại đứng sau Al : Các PTPƯ xảy ra: CuO + H2  Cu + H2O a a RO + H2  R + H2O 2a 2a 3Cu + 8HNO3  3Cu(NO3)2 + 2NO  + 4H2O 8a 3 a 2NO  + 4H2O Không nhận Ca vì kết quả trái với giả thiết R đứng sau Al Trường hợp 2: R phải là kim loại đứng trước Al CuO + H2  Cu + H2O a a 3Cu + 8HNO3  3Cu(NO3)2 + 2NO  + 4H2O 3R + 8HNO3  3R(NO3)2 + 16a 3  8a 16a 0, 08 1, 25 0,1  a 0, 0125    3 Theo đề bài:  3  R 40(Ca )  80a  ( R  16)2a 2, 4 2a 11 a RO 2a + 8a/3 2HNO3 4a  R(NO3)2  8a   4a 0,1  Theo đề bài :  3  80a  ( R  16).2a 2, 4 + 2H2O  a 0, 015   R 24( Mg ) Trường hợp này thoả mãn với giả thiết nên oxit là: MgO. Bài tập vận dụng: Bài 1. X, Y là là kim loại hóa trị II và hóa trị III. Hòa tan hết 7 gam hỗn hợp X, Y bằng axit nitric đặc nóng được 14,56 lít NO2 (đktc). cũng lượng hỗn hợp này cho tác dụng với lượng dư axit clohiđric, sau phản ứng thu được 6,72 lít H2 (đktc) và 1,6g một chất rắn không tan. a) Xác định X, Y b) Tính % khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp. Bài 2. Nhiệt phân hoàn toàn 4,7gam một muối nitrat của kim loại M thu được 2g một chất rắn. Xác định công thức của muối đã dùng. Bài 3. Có một hỗn hợp gồm một oxit kim loại hóa trị II và một oxit kim loại hóa tri III với tỉ lệ số mol tương ứng là 2:1. Chia 32,2g hỗn hợp oxit này làm hai phần bằng nhau. * Nung nóng phần I trong một ống sứ rồi cho luồng CO dư đi qua, thu được một chất rắn nặng 12,1g. * Phần 2 cho tác dụng với dung dịch NaOH loãng, dư thấy sau phản ưng còn lại 8g một chất rắn không tan. Xác định công thức của hai oxit đã dùng. Cho hiệu suất các phản ứng đạt 100%. DẠNG 4: TIM CÔNG THỨC HÓA HỌC BẰNG CÁCH BIỆN LUẬN CÁC KHẢ NĂNG XẢY RA ĐỐI VỚI CHẤT TẠO THÀNH SAU PHẢN ỨNG * Áp dụng đối với những bài toán mà chất tạo thành trong phản ứng do chưa xác định được tính chất hóa học rõ ràng (là kim loại hoạt động hay kém hoạt động), do đó học sinh thường lúng túng khí viết các phản ứng tiếp theo sau đó, hoặc thường gặp hơn là tự ý cho các chất phản ứng với nhau trongb khi chưa áp dụng được khả năng phản ứng của chúng như thế nào. Phương pháp: Gặp dạng toán này ta cũng phải chia từng trường hợp có thể xảy ra đối với chất chưa xác định được khả năng phản ứng rồi giải để chọn trường hợp phù hợp. 12 Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn 20g hỗn hợp gồm MgCO 3 và RCO3 (tỉ lệ mol 1:1) bằng dung dịch HCl. Lượng khí CO2 sinh ra hấp thụ hoàn toàn bởi 200ml dung dịch NaOH 2,5M được dung dịch A. Thêm BaCl 2 dư vào dung dịch A thu được 39,4g kết tủa. a) Xác định kim loại R b) Tính % khối lượng các muối cacbonat trong hỗn hợp ban đầu. Giải: a) Giả sử đã dùng a mol mỗi muối MgCO3 và RCO3, ta có phản ứng: MgCO3 + 2HCl MgCl2 + CO2 + H2O a a RCO3 + 2HCl RCl2 + CO2 + H2O a a Số mol CO2 thu được = 2a Số mol NaOH đã dùng = 2,5.0,2 = 0,5 Số mol kết tủa BaCO3 hình thành = 39,4:197=0,2 Có 2 khả năng xảy ra đối với dung dịch A Trường hợp 1: A chỉ chứa Na2CO3 (xmol) Các phản ứng: CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O x x Na2CO3 + BaCl2 BaCO3 + 2NaCl x x Ta có hệ: 84a+ a(R+60) = 20 x= 0,2 x= 2a Giải ra ta được a= 0,1 và R= 56 suy ra R là Fe Trường hợp 2: A chứa Na2CO3 (xmol) và NaHCO3 (ymol) Các phản ứng: CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O x 2x x CO2 + NaOH NaHCO3 y y Na2CO3 + BaCl2 BaCO3 + 2NaCl x x Ta có hệ: 84a + a(R+60) = 20 2x+ y = 0,5 x+y = 2a x = 0,2 Giải ra ta được a= 0,15 và R= - 10,6 (loại) b) % MgCO3 =84.0,1.100%:20 = 42% và %FeCO3 = 58% 13 Bài tập vận dụng: Bài 1. Hoà tan 115, 3 gam hỗn hợp gồm MgCO 3 và RCO3 bằng 500 ml dung dịch H2SO4 loãng thu được dung dịch A, chất rắn B và 4, 48 lít khí CO 2 ở (đktc). Cô cạn dung dịch A thu được 12 gam muối khan. Mặt khác nung chất rắn B tới khối lượng không đổi thu được 11, 2 lít khí CO2 ở (đktc) và chất rắn C. 1. Tính CM của H2SO4 vàkhối lượng chất rắn B, C. 2. Xác định nguyên tố R. Biết trong hỗn hợp tỉ lệ nRCO 3 = 2,5 nMgCO 3 Bài 2. Hòa tan hoàn toàn 3,2 gam một kim loại hóa trị II và axit sunfuric đặc nóng. Lượng khí SO2 sinh ra được hấp thụ hết bởi 45ml dung dịch NaOH 0,2M cho dung dịch chứa 0,608 g muối. Xác định kim loại nói trên. Bài 3. Nung 8,08g một muối A thì thu được sản phẩm khí và 1,6g hợp chất rắn không tan trong nước. nếu cho sản phẩm khí trên đi qua 200g dung dịch NaOH.1,2% ở điều kiện xác định thì vừa đủ và thu được dung dịch muối có nồng độ 2,47%. Tìm công thức phân tử của muối A, biết khi nung số oxi hóa của kim loại A không đổi. Bài 4. Cho 23,9 g hỗn hợp gồm MgCO3 và RCO3 tác dụng với 100g dung dịch H2SO4 loãng chưa rõ nồng độ. Sau phản ứng thu được dung dịch A; chất rắn B và 1,68 lít CO2 (đktc). Cô cạn dung dịch A được 3 gam muối khan, còn nung chất rắn B tới khối lượng không đổi được 20,3g chất rắn C và Vlit CO 2 (8190C; 1atm). a) Tính nồng đọ phần trăm dung dịch H2SO4 đã dùng. b) Khối lượng chất rắn B là bao nhiêu? c) Xác định V d) Nếu hỗn hợp ban đầu có nMgCO3 : nRCO3  1: 2 , Hãy xác định kim loại R. DẠNG 5: TÌM CÔNG THÚC HÓA HỌC BẰNG CÁCH BIỆN LUẬN TRONG GIẢI HỆ PHƯƠNG TRÌNH. * Đây là dạng biện luận tìm công thức hóa học thường gặp nhất trong các bài toán hóa học có biện luận, do số ẩn ít hơn số phương trình có trong hệ. Phương pháp: Dạng này ta thường dùng các phép biện luận sau: Phép kẻ bảng nhằm chọn nghiệm phù hợp, thường dùng trong các bài toán về kim loại chưa rõ hóa trị; các bài toán có phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa các nguyên tử khối,... 14 Phép dùng bất đẳng thức kép nhằm chăn trên và chặn dưới một giá trị đang cần xác định như nguyên tử khối của kim loại,.., thường dùng số mol chất khảo sát không định được là bao nhiêu. Ví dụ 1. Hòa tan hoàn toàn 11,7g một kim loại cần dùng 180ml dung dịch HCl nồng độ 2M. Xác định kim loại đã dùng. Gợi ý: Đặt công thức của kim loại và gọi hóa trị của kim loại, từ dữ kiện bài ra lập hệ phương trình, rồi biện luận theo hóa trị và tìm kết quả phù hợp. Giải: Gọi M là tên kim loại và n là hóa trị của nó Giọi a là số mol M đã dùng, ta có phản ứng: 2M + 2nHCl 2MCln + n H2 a 2a Ta có hệ: aM = 11,7 (1) an = 0,18.2 = 0,36 (2) Lấy (1):(2) ta được M= 32,5n Xét bảng sau: n M 1 32,5 2 65 3 97,5 Chỉ có n =2 ứng với M=65 là phù hợp Vậy M là Zn Ví dụ 2: Hòa tan một kim loại chưa biết hóa trị trong 500ml dd HCl thì thấy thoát ra 11,2 dm3 H2 ( ĐKTC). Phải trung hòa axit dư bằng 100ml dd Ca(OH)2 1M. Sau đó cô cạn dung dịch thu được thì thấy còn lại 55,6 gam muối khan. Tìm nồng độ M của dung dịch axit đã dùng; xác định tên của kim loại đã đã dùng. Giải : Giả sử kim loại là R có hóa trị là x  1 x  3 số mol Ca(OH)2 = 0,1 1 = 0,1 mol số mol H2 = 11,2 : 22,4 = 0,5 mol Các PTHH: 2R + 2xHCl  2RClx + xH2  1/x (mol) 1/x 1/x 0,5 Ca(OH)2 + 2HCl  CaCl2 + 2H2O 0,1 0,2 0,1 từ các phương trình phản ứng (1) và (2) suy ra: nHCl = 1 + 0,2 = 1,2 mol nồng độ M của dung dịch HCl : CM = 1,2 : 0,5 = 2,4 M mRCl 55, 6  (0,1111) 44, 5 gam theo các PTPƯ ta có : (1) (2) x 15 1 ( R + 35,5x ) = 44,5 x ta có : X R 1 9  R 2 18 = 9x 3 27 Vậy kim loại thoã mãn đầu bài là nhôm Al ( 27, hóa trị III ) Ví dụ 3: Khi làm nguội 1026,4 gam dung dịch bão hòa R 2SO4.nH2O ( trong đó R là kim loại kiềm và n nguyên, thỏa điều kiện 7< n < 12 ) từ 80 0C xuống 100C thì có 395,4 gam tinh thể R2SO4.nH2O tách ra khỏi dung dịch. Tìm công thức phân tử của Hiđrat nói trên. Biết độ tan của R 2SO4 ở 800C và 100C lần lượt là 28,3 gam và 9 gam. Giải: S( 800C) = 28,3 gam  trong 128,3 gam ddbh có 28,3g R2SO4 và 100g H2O 1026,4gam ddbh  226,4 g R2SO4 và 800 gam H2O. Vậy : Khối lượng dung dịch bão hoà tại thời điểm 100C: 1026,4  395,4 = 631 gam ở 100C, S(R2SO4 ) = 9 gam, nên suy ra: 109 gam ddbh có chứa 9 gam R2SO4 vậy 631 gam ddbh có khối lượng R2SO4 là : 6319 52,1gam 109 khối lượng R2SO4 khan có trong phần hiđrat bị tách ra : 174,3 gam Vì số mol hiđrat = số mol muối khan nên : luận: 226,4 – 52,1 = 395, 4 174,3  2 R  96 18n 2 R  96 442,2R-3137,4x +21206,4 = 0  R = 7,1n  48 Đề cho R là kim loại kiềm , 7 < n < 12 , n nguyên  ta có bảng biện n 8 9 10 11 R 8,8 18,6 23 30,1 Kết quả phù hợp là n = 10 , kim loại là Na  công thức hiđrat là Na2SO4.10H2O. Bài tập vận dụng Bài1: Hòa tan hoàn toàn 0,5g hỗn hợp gồm sắt và một kim loịa hóa trị II bằng dung dịch HCl thu được 1,12 lít(đktc) khí hiđro. Xác định kim loại hóa trị II đã cho. 16 Bài 2: Hòa tan 4,25g một muối halogennua kim loại kiềm vào nước. Dung dịch thu được cho tác dụng với lượng dư AgNO3 được 14,35 kết tủa. a) Viết phản ứng xảy ra ở dạng tổng quát b) Xác định muối đã dùng. Bài 3: Cho 11,7g một kim loịa hóa trị II tác dụng với 350ml dung dịch HCl 1M. Sau khi phản ứng xong thấy kim loịa vẫn còn dư. Cũng lượng kim loại này nếu tác dụng với 200ml dung dịch HCl 2M. Sau khi phản ứng xong thấy axit vẫn còn dư. xác định kim loại nói trên. Bài 4: Một hỗn hợp A gồm M2CO3 , MHCO3 , MCl (M là kim loại kiềm) Cho 43,71 gam A tác dụng hết với V ml (dư) dung dịch HCl 10,52% (d=105g/ml) thu được dung dịch B và 17,6 gam khí C. Chia B làm hai phần bằng nhau. Phần 1 phản ứng vừa đủ với 125ml dung dịch KOH 0,8M, cô cạn dung dịch thu được m (gam) muối khan. Phần 2 tác dụng hoàn toàn với AgNO3, dư thu được 68,88 gam kết tủa trắng. a) Tính khối lượng nguyên tủ của M b) Tính % về khối lượng các chất trong A c) Tính giá trị của V và m d) Lấy 10,93 gam hỗn hợp A rồi nung nhẹ đến khi không còn khí thoát ra. Cho khí thu được qua 250 ml dung dịch Ca(OH)2 0,04M. Tính khối lượng muối tạo thành trong dung dịch thu được. IV. KIỂM NGHIỆM Kinh nghiệm này được tôi áp dụng trong giảng dạy tại trường THCS Lương Ngoại nhất là trong dạy bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 8 và lớp 9 tôi thu được một số kết quả như sau: - Số lượng học sinh của lớp bồi dưỡng hiểu bài thao tác thành thạo dạng bài tập hoá học ngay tại lớp chiếm tỷ lệ cao - Giáo viên tiết kiệm được thời gian, học sinh tự giác, độc lập làm bài. Phát huy được tính tích cực của học sinh - Dựa vào dạng phân loại bài tập này giáo viên có thể bồi đưỡng học sinh giỏi có hệ thống và khoa học được tiết kiệp được thời gian dạy trên lớp, tăng cường thời gian tự học của học sịnh. 17 * Kết quả cụ thể như sau:* Khảo sát với học sinh đại trà Năm học Lớp Loại TB Loại Khá 17,5% 55% 25% 2.5% 9 10% 50% 30% 10% 9 5% 44.5% 35,5% 25% 2009 - 2010 9 Khi chưa áp dụng SKKN cuối năm 2010 - 2011 Khi đã áp dụng SKKN Cuối năm 2011 - 2012 Khi đã áp dụng SKKN Loại Loại yếu Giỏi * Đối với học sinh ôn thi đội tuyển hoc sinh giỏi lớp 8,9 Số Năm học HS 2009 - 2010 5 Khi chưa áp dụng SKKN 2010 - 2011 5 Khi đã áp dụng SKKN 2011 - 2012 Khi đã áp dụng SKKN 5 Cấp trường Cấp huyện Không đạt Đạt HSG Không đạt Đạt HSG 3 2 4 1 2 3 3 2 1 4 2 3 2012 2013 6 0 6 0 6 Khi đã áp dụng SKKN Trong quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi, tôi đã vận dụng đề tài này và rút ra một số kinh nghiệm thực hiện như sau: Giáo viên phải chuẩn bị thật kỹ nội dung cho mỗi dạng bài tập cần bồi dưỡng cho học sinh. Xây dựng được nguyên tắc và phương pháp giải các dạng bài toán đó. Tiến trình bồi dưỡng kỹ năng được thực hiện theo hướng đảm báo tính kế thừa và phát triển vững trắc. Sau mỗi dạng tôi luôn chú trọng đến việc kiểm tra, đánh giá kết quả, sửa chữa rút kinh nghiệm và nhấn mạnh những sai sót mà học sinh thường mắc phải. Như vậy nhiệm vụ của giáo viên không những tạo cơ hội cho học sinh rèn kỹ năng giải bài tậphóa học, mà còn xây dựng một nền tảng kiến thức vững chắc, hướng dẫn các em biết kết hợp nhuần nhuyễn những kiến thức kỹ năng hóa học với năng lực tư duy toán học. C- KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 18 Trong quá trình học tập, giảng dạy, trao đổi kinh nghiệm với đồng nghiệp cũng như nghiên cứu tìm hiểu về mảng kinh nghiệm "tìm công thức hóa học của các chất vô cơ" bản thân tôi đã rút ra được một số điều như sau: Đây là một trong những dạng bài tập phức tạp và khó, cần có tư duy tốt và kĩ năng nhận biết chất, bản chất của vấn đề và từng bước mở rộng hiểu biết vấn đề đó. Do vậy trong quá trình giảng dạy mảng kiến thức này cho học sinh, bản thân mỗi giáo viên cần trang bị cho các em tỉ mỉ rõ ràng từng đơn vị kiến thức, từng phương pháp cụ thể cần có những bài tập cũng cố vận dụng sau mỗi đơn vị kiến thức đã học. Đây là một dạng bài tập cần phải linh hoạt và tư duy tốt, do vậy khi giảng dạy giáo viên cần chú ý tạo cho các em niềm đam mê hứng thú học tập; trân trọng những suy nghĩ, những ý kiến phát biểu cho đến những sáng tạo nhỏ, luôn luôn động viên, khích lệ kịp thời; có biện pháp để kích thích khả năng tự nguyện nghiên cứu, tìm tòi của các em. Giáo viên phải thường xuyên kiểm tra, đánh giá, có biện pháp khắc phục kịp thời những sai lầm thiếu sót của học sinh. Giáo viên nên biên soạn giáo án cho các tiết dạy ôn chia kiến thức thành các chuyên đề cụ thể, dạy sâu và chắc từng chuyên đề đó, từ đó tìm ra lôgic của các dạng bài tập khác nhau. Trong quá trình thực hiện đề tài này không tránh khỏi sự thiếu sót. Tôi rất mong được sự quan tâm giúp đỡ, đóng góp chỉ bảo ân cần của các đồng chí, đồng nghiệp và quý thầy cô để bản thân tôi được hoàn thiện hơn trong giảng dạy cũng như SKKN này có tác dụng cao trong việc dạy và học. Tôi xin chân thành cảm ơn! THỦ TRƯƠNG ĐƠN VỊ Thanh hóa, ngày 20 tháng 3 năm 2013 Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác Người viết Lê Văn Tuân TÀI LIỆU THAM KHẢO: 19 1. 500 bài tập hóa học(lí thuyết và bài toán) - Đào Hữu Vinh - NXBGD. 2. Chuyên đề bồi dưỡng Hóa học 8-9 - Lê Xuân Trọng. 3. Giới thiệu đề thi tuyển sinh từ năm 2001 đến năm 2006. Đào Hữu VinhNguyễn Hữu Thạc. NXB Hà Nội. 4. Bài tập nâng cao Hóa 9 - Lê Xuân Trọng - NXBGD 2004. 5.Tuyển tập 108 bài toán nâng cao hóa lớp 9- Hoàng Vũ-NXB Hà Nội 6.Chuyên đề bồi dưỡng hóa học cấp 3 - Nguyễn Đình Độ - NXB Đà Nẵng. 20