Tài liệu Skkn bồi dưỡng học sinh giỏi đạt hiệu quả môn hóa học khối 9.

SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng SỐ KINH NGHIỆM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI ĐẠT HIỆU QUẢ . MÔN HÓA HỌC – KHỐI 9 ----------›š ---------- A. PHẦN MỞ ĐẦU I. Bối cảnh của đề tài : Trong những năm gần đây, vấn đề bồi dưỡng và dự thi HSG đã được sự quan tâm của các cấp quản lý, quý phụ huynh và các em học sinh. Giáo viên tham gia bồi dưỡng đã có nhiều cố gắng để hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao, nhờ vậy mà chất lượng đội tuyển dự thi ngày càng được nâng cao. Tuy nhiên bên cạnh đó vẫn còn nhiều khó khăn cho cả thầy và trò: + Đối với thầy: không có điểm mở đầu và kết thúc trong nội dung bồi dưỡng, phạm vi kiến thức rộng, dạy như thế nào để không thừa mà cũng không thiếu, nhưng vẫn đáp ứng được yêu cầu cơ bản của đề thi, đây là vấn đề khó. + Đối với trò: vấn đề học bồi dưỡng chưa thực sự đi vào chiều sâu, vẫn còn một số em học bồi dưỡng theo phong trào, cùng lúc tham gia bồi dưỡng trong nhiều lĩnh vực khác nhau (HSG văn hóa, HSG giải toán bằng máy tính bỏ túi, Giải tin học trẻ không chuyên, HSG thực hành thí nghiệm, . . .), ngoài ra các em còn học thêm nhiều môn, từ đó dẫn đến quỹ thời gian không đủ để các em tự học, tự nghiên cứu nhằm trang bị thêm kiến thức vững chắc cho bản thân. Để giải quyết những khó khăn trên đòi hỏi người giáo viên phải tự nghiên cứu đưa ra nội dung, chương trình, tự phân bố thời gian bồi dưỡng cho phù hợp. II. Lý do chọn đề tài : Qua tham khảo nhiều sách bài tập, sách nâng cao kiến thức, các chuyên đề bồi dưỡng HSG, . . . tôi thấy rằng các sách biên soạn không theo một trình tự nhất định nào, do đó học sinh phải cùng lúc tham khảo hay tự học trên nhiều quyển sách khác nhau (không đủ thời gian) Bên cạnh đó hiện nay chưa có chương trình chính thức trong bồi dưỡng HSG (chỉ có hướng dẫn chung chung), người giáo viên khi nhận nhiệm vụ này phải tự mình đề ra nội dung bồi dưỡng cho phù hợp với tình hình thực tế của đơn vị, đồng thời phải đáp ứng được yêu cầu của đề thi nhằm đạt kết quả tốt nhất. Bản thân đã qua nhiều năm bồi dưỡng HSG, tôi thấy cần phải có một hệ thống kiến thức đáp ứng được yêu cầu dự thi HSG để học sinh dễ dàng nghiên cứu; Tuy nhiên do đội tuyển tham gia bồi dưỡng gồm nhiều đối tượng khác nhau, do đó mà nội dung nghiên cứu trong đề tài này gần như bao hàm đầy đủ kiến thức lý thuyết cũng như các dạng bài tập thường xuất hiện trong các đề thi. Trong đề tài này không tập trung nghiên cứu chuyên sâu về một chủ đề nào, mà gần như đưa ra đầy đủ các dạng bài tập cũng như phần lý thuyết, chủ yếu là trang bị cho học sinh có đủ kiến thức cơ bản, từ đó các em có đủ tự tin để nghiên cứu thêm qua các tài liệu tham khảo được. Nội dung nghiên cứu trong đề tài đã được tôi áp dụng qua nhiều năm trong quá trình bồi dưỡng, hằng năm tùy theo đối tượng học sinh mà có thể điều chỉnh một số dạng bài tập cho phù hợp (thêm, bớt, hay tập trung vào 1 số dạng bài tập cơ bản cũng Trang 1 SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng như chọn lọc 1 số đề thi phù hợp khả năng của học sinh để rèn luyện kỹ năng cho các em) III. Phạm Vi nghiên cứu : Đối tượng nghiên cứu : - HS khối 9 tham gia vào đội tuyển dự thi HSG môn Hóa (HSG văn hóa và HSG thực hành thí nghiệm). - Tuy nhiên trong số học sinh được bồi dưỡng vẫn còn một số em chưa thực sự giỏi và chưa thực sự đam mê bộ môn, mà chỉ chạy theo phong trào (thấy bạn học bồi dưỡng, thì mình cũng học theo, có em cùng lúc học bồi dưỡng nhiều môn) và khi gặp các bài toán khó, nâng cao là các em dao động ngay, không đưa ra được lời giải. Từ đó làm ảnh hưởng rất lớn đến tiến độ bồi dưỡng của giáo viên cũng như ảnh hưởng đến kết quả dự thi sau này. - Về quỹ thời gian cũng không đủ để các em tự học, tự nghiên cứu qua các tài liệu tham khảo. - Do đó giáo viên bồi dưỡng phải tìm ra cách dạy phù hợp với các đối tượng trên, nhằm làm cho các em nắm vững kiến thức cơ bản để từ đó phát triển lên các bài tập khó, nâng cao hơn. Nội dung kiến thức : - SGK môn Hóa khối 8, 9. - Sách bài tập , sách tham khảo môn Hóa cấp THCS. (mục tài liệu tham khảo) - Đề thi HSG môn Hóa của tỉnh An Giang các năm qua. IV. Điểm mới trong kết quả nghiên cứu : Cung cấp cho học sinh kiến thức lý thuyết từ cơ bản (theo chương trình SGK Hóa 8, 9) đến mở rộng, nâng cao. Mặt khác từ kiến thức cơ bản học sinh có thể vận dụng dễ dàng vào các bài tập cụ thể. Phân dạng bài tập (dạng lý thuyết và dạng toán), mỗi dạng có đưa ra hướng chung nhất để giải. Hệ thống bài tập cho từ dễ đến khó, từ cơ bản đến nâng cao, sau cùng là các bài tập tổng hợp và các bài tập không theo khuôn mẫu buộc học sinh phải có khả năng tư duy sáng tạo kết hợp với kiến thức cơ bản đã biết để giải. Trong mỗi bài tập cụ thể chủ yếu là phân tích đề bài, chỉ ra hướng giải, mục đích chính là làm cho học sinh hiểu vấn đề, để từ đó các em có thể vận dụng vào các bài tập tương tự. Phân bố thời gian phù hợp để vừa dạy lý thuyết vừa hướng dẫn các bài tập dạng toán để khi dạy xong phần lý thuyết Hóa vô cơ cũng hoàn tất các dạng bài tập toán. Bắt đầu quay sang các dạng bài tập lý thuyết và trong quá trình thực hiện các dạng bài tập lý thuyết cũng là lúc học sinh tự củng cố lại các kiến thức lý thuyết (tính chất hóa học, các phản ứng đặc biệt, điều kiện để phản ứng xảy ra, . . . ) Phần Hóa học hữu cơ tách ra riêng và hướng dẫn học sinh khi đã xong phần Hóa vô cơ (lúc này học sinh vừa học phần hóa Hữu cơ vừa ôn lại phần Hóa vô cơ dưới dạng bài tập tổng hợp thông qua giải đề thi các năm qua) Trang 2 SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng B. PHẦN NỘI DUNG I. Cơ sở lý luận : Trong hệ thống các bài tập hoá học, tạm chia thành hai nhóm là bài tập lý thuyết và bài tập dạng toán. Trong mỗi dạng cụ thể đều có hướng chung cơ bản để giải. Là giáo viên làm công tác bồi dưỡng học sinh giỏi sẽ không thể đạt được mục đích nếu như không chọn lọc, phân chia bài tập theo từng dạng cụ thể (phân chia theo kinh nghiệm bản thân), sau đó nêu đặc điểm của dạng bài tập và xây dựng hướng giải cho mỗi dạng. Đây là khâu có ý nghĩa quyết định trong công tác bồi dưỡng vì nó là nguồn tri thức giúp học sinh tìm ra được hướng giải một cách dễ dàng, hạn chế tối đa những sai lầm trong quá trình giải bài tập, đồng thời phát triển được khả năng tư duy của học sinh (thông qua các bài tập tương tự mẫu và các bài tập không theo khuôn mẫu mà học sinh tự nghiên cứu qua các tài liệu tham khảo). Trong phạm vi của đề tài này, tôi trình bày kinh nghiệm bồi dưỡng một số dạng bài tập (dạng lý thuyết và dạng toán) thường xuất hiện trong đề thi mà trong quá trình bồi dưỡng tôi đã đúc kết được qua nhiều năm. II. Thực trạng của vấn đề : Nội dung, kiến thức bồi dưỡng HSG không theo một giáo trình chung nào, buộc người giáo viên phải định hướng, tự đưa ra chương trình để tiến hành bồi dưỡng. Bản thân của học sinh không thể tự nghiên cứu mà không có người hướng dẫn. Cấu trúc đề thi cũng không cố định theo một hướng nào, từ đó gây khó khăn cho người dạy lẫn người học, do đó cần có một chương trình tương đối để bồi dưỡng cho học sinh là điều hết sức cần thiết và cần phải lấy đề thi các năm qua làm nền tảng nghiên cứu. Dựa trên cơ sở đề thi HSG môn Hóa các năm qua của tỉnh An Giang tôi đã phân các bài tập thành 2 nhóm: a. Bài tập lý thuyết gồm các dạng sau: - Bài tập về chuỗi phản ứng - Bài tập về nhận biết, phân biệt các chất - Bài tập về điều chế, tinh chế, tách rời các chất - Bài tập mô tả hiện tượng, giải thích thí nghiệm - Bài tập về bảng hệ thống tuần hoàn, cấu tạo nguyên tử và các bài tập khác b. Bài tập tính toán gồm các dạng sau: - Bài toán nồng độ dung dịch (pha chế, pha loãng hay cô đặc dung dịch, độ tan) - Bài toán xác định 1 nguyên tố hóa học - Bài toán kim loại tác dụng với dung dịch muối - Bài toán hiệu suất phản ứng - Bài toán hỗn hợp - Bài toán xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ c. Bài tập tổng hợp (thông qua giải đề thi): để bổ sung thêm các bài tập chưa được nêu ra trong các dạng trên, nhằm rèn luyện kỹ năng giải đề thi và làm phong phú thêm kiến thức cho học sinh. Từ đó tiến hành trang bị cho học sinh các kiến thức liên quan đến các dạng trên, Trang 3 SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng phương pháp chung để giải. Nhằm giúp học sinh tự tin hơn bước vào các kỳ thi. III. Các biện pháp giải quyết vấn đề : Để giúp cho nhóm học sinh bồi dưỡng (với nhiều mức độ khác nhau) có đủ khả năng, đủ tự tin bước vào kỳ thi, trong quá trình bồi dưỡng tôi đã tiến hành như sau: 1. Trang bị kiến thức lý thuyết: Qua nội dung chương trình SGK, sách tham khảo cùng với các đề thi những năm qua của tỉnh An Giang, tôi đã chia lý thuyết gồm 5 phần (xem phụ lục 1) và được sắp xếp theo thứ tự sau: a. Cấu tạo nguyên tử và bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học b. Sơ lược về sự phân loại chất c. Kim loại và phi kim d. Các loại hợp chất vô cơ e. Hóa học hữu cơ. Trong mỗi phần đều có kiến thức cơ bản theo chương trình SGK và phần bổ sung thêm (mở rộng, nâng cao để học sinh làm tư liệu tham khảo ). Trong kiến thức lý thuyết yêu cầu học sinh phải nắm thật vững kiến thức cơ bản (chương trình SGK Hóa 8, 9) theo các nội dung sau: a. Tính chất hóa học của kim loại và phi kim b. Tính chất hóa học của oxit, axit, bazơ, muối c. Dãy hoạt động hóa học của kim loại d. Điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi e. Tính chất hóa học của metan, etilen, axetilen, benzen, rượu etilic, axit axetic. Ngoài kiến thức cơ bản trên, học sinh còn phải nắm các trường hợp đặc biệt sau: * Đối với kim loại cần lưu ý: - Sắt (Fe) có 2 hóa trị (II và III): + Thể hiện hóa trị II: khi phản ứng với dung dịch axit thường, dung dịch muối, phi kim yếu, . . . Fe + 2HCl  FeCl2 + H2 Fe + CuSO4  FeSO4 + Cu TO Fe + S  FeS + Thể hiện hóa trị III khi phản ứng với phi kim mạnh, axit oxi hóa: O T 2Fe + 3Cl2  2FeCl3 O T 2Fe + 6H2SO4(đ)  Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O TO Fe + 6HNO3(đ)  Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O - Nhôm (Al) là kim loại lưỡng tính, nhôm cùng với oxit và hiđrôxit của nhôm đều phản ứng được với kiềm mạnh tạo thành muối: 2Al + 2NaOH + 2H2O  2NaAlO2 + 3H2 Al2O3 + 2NaOH  2NaAlO2 + H2O Al(OH)3 + NaOH  NaAlO2 + 2H2O (gốc – AlO2 : aluminat, có hóa trị I) - Phản ứng của kim loại với muối (không tạo ra kim loại mới): Fe + 2FeCl3  3FeCl2 Cu + 2FeCl3  CuCl2 + 2FeCl2 Trang 4 SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng * Trong phản ứng trao đổi: điều kiện để phản ứng xảy ra là trong sản phẩm có sinh ra chất khí, chất không tan, . . . tôi cho rằng đây chỉ là điều kiện đủ, học sinh cần phải nắm thêm điều kiện cần cho các trường hợp sau: - Muối tác dụng với muối và muối tác dụng với bazơ thì cả 2 chất tham gia phản ứng đều phải tan: NaCl + AgNO3  NaNO3 + AgCl BaCl2 + CaCO3  không phản ứng CuSO4 + 2NaOH  Cu(OH)2 + Na2SO4 BaSO4 + NaOH  không phản ứng (lưu ý: BaSO4 không tan cả trong dung dịch axit) * Muối axit tác dụng với kiềm tạo ra muối trung hòa (số muối trung hòa ứng với số kim loại có trong chất phản ứng): NaHCO3 + NaOH  Na2CO3 + H2O 2NaHCO3 + Ca(OH)2  Na2CO3 + CaCO3 + 2H2O * Muối axit tác dụng với muối axit thì muối của gốc axit mạnh hơn đóng vai trò như 1 axit sẽ đẩy axit yếu hơn ra khỏi muối còn lại: NaHSO4 + NaHCO3  Na2SO4 + CO2 + H2O 2NaHSO4 + Mg(HCO3)2  MgSO4 + Na2SO4 + 2CO2 + 2H2O * Phản ứng của axit oxi hóa (HNO 3 , H2SO4 đặc) với kim loại, thì trong quá trình phản ứng nồng độ của axit giảm dần dẫn đến sinh ra các sản phẩm khử khác nhau theo thứ tự sau: HNO3(đ)  NO2  NO   N 2O  N 2   NH NO + M  M(NO3)n +  4 3 + H2O  SO2  S   H 2 S H + M  M2(SO4)n +  2 H2SO4(đ) + (H2O) (Trong đó M là kim loại có hóa trị n; Trong các phản ứng này học sinh rất khó cân bằng khi chưa biết phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa – khử, do đó tôi dành thời gian 1 buổi để hướng dẫn học sinh cân bằng theo phương pháp thăng bằng electron, vì phương pháp này chỉ cần học sinh biết được cách tính số oxi hóa (có qui ước cách tính đơn giản) và các nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa là dễ dàng áp dụng) * Các phi kim ở nhóm VII của bảng hệ thống tuần hoàn có một tính chất tương tự kim loại: đẩy phi kim yếu hơn ra khỏi muối hay hợp chất với hiđrô. Cl2 + 2NaBr  2NaCl + Br2 Br2 + 2HI  2HBr + I2 * Phần hợp chất hữu cơ, học sinh cần biết cách viết đúng và đủ các đồng phân ứng với một công thức phân tử: - Đối với hiđrocacbon chỉ gồm các đồng phân mạch cacbon cụ thể như sau: Trang 5 SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng + Hợp chất có dạng CnH2n+2 (n  1, nguyên) gọi là ankan: chỉ gồm đồng phân mạch cacbon (không phân nhánh và phân nhánh) còn gọi là đồng phân cấu tạo và trong công thức cấu tạo chỉ toàn liên kết đơn. + Hợp chất có dạng CnH2n: @.Với anken (n  2, nguyên): gồm đồng phân mạch cacbon (không phân nhánh và phân nhánh) và đồng phân vị trí liên kết đôi, trong công thức cấu tạo có 1 liên kết đôi. @.Với xicloankan (n  3, nguyên): chỉ gồm đồng phân mạch vòng (không phân nhánh và phân nhánh) và trong công thức cấu tạo chỉ toàn liên kết đơn. + Hợp chất có dạng CnH2n-2 : @.Với ankin (n  2, nguyên): gồm đồng phân mạch cacbon (không phân nhánh và phân nhánh) và đồng phân vị trí liên kết ba, trong công thức cấu tạo có 1 liên kết ba. @.Với ankađien (n  3, nguyên): gồm đồng phân mạch cacbon (không phân nhánh và phân nhánh) và đồng phân vị trí liên kết đôi, trong công thức cấu tạo có 2 liên kết đôi. @.Với xicloanken (n  3, nguyên): gồm đồng phân mạch vòng (không phân nhánh và phân nhánh) và vị trí liên kết đôi, trong công thức cấu tạo có 1 liên kết đôi. - Đối với dẫn xuất của hiđrôcacbon: học sinh cần biết rằng ngoài các dạng đồng phân như hiđrôcacbon còn có đồng phân về nhóm chức và vị trí nhóm chức, nhóm thế. * Kiến thức tổng hợp hóa học hữu cơ được tóm tắt bằng sơ đồ tổng hợp hóa hữu cơ (xem phụ lục 3): Sử dụng sơ đồ này như một dạng bài tập về chuỗi phản ứng để củng cố kiến thức. 2. Phân dạng các loại bài tập: từ cơ sở phân loại ở mục B.II tiến hành trang bị cho học sinh kiến thức và phương pháp giải (chủ yếu là phân tích đề bài để học sinh khắc sâu kiến thức) 2.1.Bài tập lý thuyết: chủ yếu học sinh phải dựa vào kiến thức lý thuyết để giải là chính. a. Bài tập về chuỗi phản ứng: để làm bài tập loại này học sinh phải nắm vững tính chất hóa học và mối quan hệ giữa các chất, học sinh cần phải biết trong sơ đồ thì mỗi dấu (  ) là 1 phản ứng. Với dạng bài tập này tôi chọn cho học sinh các bài tập với 3 mức độ khác nhau từ dễ đến khó như sau: * Chuỗi phản ứng thông thường: viết PTHH biễu diễn sự chuyển đổi sau đây HCl  FeCl2  Fe  Fe3O4  Fe A FeCl3  Fe(NO3)3  Fe(OH)3  Fe2O3  Fe  Cu (Trích đề thi HSG tỉnh An Giang – năm 2010) - Trước tiên học sinh phải nhớ lại kiến thức: sắt thể hiện hóa trị II hoặc III trong các phản ứng nào. - Sau đó dựa vào tính chất hóa học và mối quan hệ giữa các chất để thực hiện các phản ứng. Trang 6 SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng * Học sinh tự lập chuỗi phản ứng: cho các chất sau CaO, CaCl 2, CaCO3, Ca(OH)2, Ca(NO3)2, hãy dựa vào mối quan hệ gữa chúng lập thành 1 chuỗi phản ứng và thực hiện chuỗi đó. - Trong bài này học sinh có thể lập được nhiều chuỗi phản ứng khác nhau, nhưng phải đảm bảo các chuỗi đó đều phải thực hiện được. - Các chuỗi lập được có thể là: CaO  Ca(OH)2  CaCl2  CaCO3  Ca(NO3)2 CaCO3  CaO  Ca(OH)2  CaCl2  Ca(NO3)2 CaO  Ca(OH)2 CaCO3 CaCO3  CaCl2 Ca(NO3)2 .v.v. * Chuỗi phản ứng cho có giấu chất: Thực hiện phản ứng theo sơ đồ sau MO  M  MCl3  M(OH)3  M2O3 . Biết M2O3 màu nâu đỏ, MCl3 khói màu nâu. (Trích đề thi HSG tỉnh Cà Mau – năm 2000) -Trước tiên học sinh dựa vào 2 chất trong sơ đồ là MO và MCl 3 để dự đoán M là Fe, vì thể hiện hóa trị II (trong MO) và hóa trị III (trong MCl 3), sau đó dựa vào dữ kiện M2O3 màu nâu đỏ, MCl3 khói màu nâu để khẳng định điều dự đoán là đúng. -Tiếp theo thay M bằng Fe vào sơ đồ và thực hiện các phản ứng. b. Bài tập về nhận biết, phân biệt các chất: với dạng bài tập này trước tiên tôi cung cấp cho học sinh các loại thuốc thử thường dùng, phân chúng thành 3 dạng nhận biết (dùng thuốc thử tự do, dùng thuốc thử có giới hạn, không được dùng thêm thuốc thử nào khác), mỗi dạng có đưa ra các bước giải chung. (xem phụ lục 2) * Với dạng 1 và 2 (dùng thuốc thử tự do và có giới hạn): tôi hướng dẫn học sinh lập sơ đồ nhận biết, sau đó nhìn vào sơ đồ trình bày lời giải sẽ đảm bảo đầy đủ nội dung. VD : bằng phương pháp hóa học hãy nhận biết các dung dịch sau đựng trong các lọ mất nhãn NaOH, NaCl, NaNO3, Na2SO4, HCl. - Trước tiên hướng dẫn học sinh phân loại chất: trong 5 dung dịch trên gồm 1 kiềm, 1 axit, 3 muối (clorua, nitrat, sunfat). - Dự kiến thuốc thử cần dùng: quì tím (nhận ra kiềm và axit), dung dịch BaCl 2 (nhận ra gốc sunfat), dung dịch AgNO3 (nhận ra gốc clorua) - Tiếp theo lập sơ đồ nhận biết: NaOH NaOH : quì tím hóa xanh NaCl HCl : quì tím hóa đỏ quì tím NaNO3 NaCl Na2SO4 : tạo được  trắng BaCl Na2SO4 NaNO3 NaCl AgNO NaCl: tạo được  trắng HCl Na2SO4 NaNO3 NaNO3: không dấu hiệu - Sau cùng nhìn vào sơ đồ trình bày lời giải (theo hướng dẫn ở phụ lục 2) * Với dạng 3 (không dùng thêm thuốc thử nào khác): vẽ bảng kết quả với giả sử là 1 chất bất kỳ phản ứng với các chất còn lại, chỉ ghi dấu hiệu đặc biệt vào các ô có phản ứng. VD : Có bốn dung dịch (đựng trong các lọ đánh số từ 1 đến 4) gồm: HCl, Na2CO3, H2SO4, BaCl2. Nếu không có thuốc thử, thì nhận biết các dung dịch trên bằng cách nào? (Trích đề thi HSG tỉnh An Giang – năm 2004) 2 3 Trang 7 SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng - Trước tiên hướng dẫn học sinh vẽ bảng kết quả sau : HCl Na2CO3 H2SO4 BaCl2 HCl  CO2 Na2CO3  CO2  CO2  BaCO3 H2SO4  CO2  BaSO4 BaCl2  BaCO3  BaSO4 - Với bảng trên ta thấy rằng tổng các dấu hiệu phản ứng ở 4 hàng ngang là khác nhau, dựa vào đó để kết luận cho chất ngoài cùng (phía bên trái cùng hàng). - Cuối cùng trình bày lời giải (theo hướng dẫn ở phụ lục 2). c. Bài tập về điều chế, tinh chế, tách rời các chất: - điều chế: xuất phát từ một số nguyên liệu ban đầu, viết các phản ứng điều chế một số chất theo yêu cầu. Dạng bài tập này đòi hỏi học sinh phải nắm vững kiến thức lý thuyết và phải biết chọn hướng đi đúng. VD : từ các nguyên liệu muối ăn, đá vôi, không khí, axit nitric và nước. Viết các PTHH để điều chế: Na2CO3, NH4NO3, HCl + Na2CO3 : làm như sau Điện phân màng ngăn dung dịch NaCl bão hòa thu lấy NaOH : ĐPMN 2NaCl + 2H2O  2NaOH + Cl2 + H2 (a) TO Nhiệt phân đá vôi thu lấy CO2: CaCO3  CaO + CO2  (b) Cho NaOH phản ứng với CO2 thu được Na2CO3: 2NaOH + CO2  Na2CO3 + H2O + NH4NO3: tiến hành như sau Tách lấy N2 từ không khí, từ phản ứng (a) ta có H2 TO Cho N2 phản ứng với H2 thu được NH3: N2 + 3H2  2NH3 Sau đó cho NH3 phản ứng với HNO3 thu được NH4NO3: NH3 + NH4NO3  NH4NO3 + HCl: từ phản ứng (a) ta thu được H 2 và Cl2 , cho 2 chất này phản ứng với  2HCl nhau thu được HCl : H2 + Cl2   -Tinh chế, tách rời các chất: làm sạch một chất nào đó, tách một chất nào đó ra khỏi hỗn hợp hay tách rời các chất ra khỏi nhau. Dựa vào tính chất của từng chất riêng biệt để chuyển một số chất trong hỗn hợp sang các hợp chất trung gian, sau đó dựa vào các phản ứng đặc trưng của từng chất để tái tạo lại chúng. VD: một hỗn hợp gồm bạc, sắt, đồng. Trình bày cách tách riêng từng kim loại trên bằng phương pháp hóa học. Viết các phương trình phản ứng để minh họa. (trích đề thi HSG tỉnh An giang - năm 2002) + Trước tiên cần xác định trong 3 kim loại trên có 2 kim loại đứng sau Hiđro trong dãy hoạt động hóa học (Ag và Cu), trong đó có 1 kim loại không phản ứng với oxi khi đun nóng trong không khí (Ag) + Từ đó ta có thể lập sơ đồ tách như sau: Mg Ag Thu được dd FeCl2  Fe Hòa tan trong dd HCl dư Fe Ánhsáng Cu O T Lọc chất rắn (Ag, Cu)  hỗn hợp (Ag , CuO) Hòa tan trong dd HCl vừa đủ Cu  Dd CuCl2 Al Trang 8 Ag (khôngtan) SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng + Từ sơ đồ trình bày lời giải d. Mô tả hiện tượng, giải thích thí nghiệm: cần lưu ý các trường hợp kim loại phản ứng với nước trong dung dịch, sự thay đổi màu sắc, tạo ra kết tủa, tạo ra chất khí, phản ứng của kim loại lưỡng tính và hợp chất của chúng, các hợp chất không tồn tại, . . . * VD 1: nêu hiện tượng, giải thích và viết phương trình phản ứng khi cho mẫu Na vào dung dịch AlCl3 + Trước tiên học sinh cần phải xác định Na phản ứng được với nước trong dung dịch, sau đó kiềm tạo ra sẽ phản ứng với AlCl 3 tạo kết tủa keo trắng và kết tủa này tan ra (nếu đủ NaOH) do Al là kim loại lưỡng tính nên hiđroxit của Al phản ứng được với kiềm. + Từ đó, các hiện tượng thấy được là: Na tan ra, có khí thoát ra (H 2), trong dung dịch xuất hiện kết tủa keo trắng (Al(OH)3), kết tủa có thể tan ra. + Các phản ứng minh họa: 2Na + 2H2O  2NaOH + H2 3NaOH + AlCl3  Al(OH)3 + 3NaCl Al(OH)3 + NaOH  NaAlO2 + 2H2O * VD 2 : Dự đoán hiện tượng và giải thích bằng các phản ứng hóa học khi: Trường hợp 1: Nhỏ từ từ dung dịch NaOH cho đến dư vào dung dịch AlCl3 Trường hợp 2: Nhỏ từ từ dung dịch AlCl3 cho đến dư vào dung dịch NaOH + Trong cả hai trường hợp ta thấy hai chất phản ứng là như nhau, nhưng ngược nhau về thứ tự phản ứng đây là điểm làm cho học sinh lúng túng, vì đây là phản ứng giữa kiềm với muối và trong sản phẩm sinh ra có hiđroxit lưỡng tính. + Để giải quyết vấn đề ta cần hiểu rõ: Ở trường hợp 1: lúc đầu AlCl3 dư nên xuất hiện kết tủa keo trắng, sau đó đến lượt NaOH dư nên kết tủa tan dần. 3NaOH + AlCl3(dư)  Al(OH)3 + 3NaCl Na(OH)(dư) + Al(OH)3  NaAlO2 + 2H2O Ở trường hợp 2: lúc đầu NaOH dư nên bao nhiêu kết tủa vừa sinh ra bị hòa tan ngay, sau đó đến lượt AlCl3 dư và phản ứng dừng lại. Do đó trong trường hợp này không xuất hiện kết tủa. 4NaOH(dư) + AlCl3  NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O e. Bài tập về hệ thống tuần hoàn: với dạng bài tập này phần kiến thức mà học sinh cần nắm là qui luật biến thiên tính kim loại, tính phi kim trong chu kỳ và trong nhóm. Tính axit của các hiđroxit tương ứng với các phi kim tăng khi tính phi kim tăng, Tính bazơ của các hiđroxit tương ứng với các kim loại tăng khi tính kim loại tăng. * VD : Dựa vào bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, hãy: So sánh tính chất của Si, P, S, Cl đồng thời nêu công thức hiđrôxit tương ứng và so sánh tính axit của chúng (1). So sánh tính chất của Na, Mg, Al đồng thời nêu công thức hiđrôxit tương ứng và so sánh tính bazơ của chúng (2). (Trích đề thi HSG tỉnh An Giang – năm 2009) + Với 2 nhóm nguyên tố trên ta thấy rằng chúng cùng chung chu kỳ III của bảng hệ thống tuần hoàn, xếp theo thứ tự từ trái qua phải là: Trang 9 SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng Na , Mg , Al , Si , P , S , Cl + Công thức oxit cao nhất của chúng lần lượt là: Na2O , MgO , Al2O3 , SiO2 , P2O5 , SO3 , Cl2O7 + Công thức hiđrôxit tương ứng là: NaOH , Mg(OH)2 , Al(OH)3 , H2SiO3 , H3PO4 , H2SO4 , HClO4 + Theo thứ tự trên thì tính kim loại của các nguyên tố giảm dần, tính phi kim của các nguyên tố tăng dần. Từ đó dẫn đến các hiđrôxit của chúng có tính bazơ giảm dần và tính axit tăng dần. + Từ các phân tích trên học sinh tự kết luận cho từng nhóm (nhóm 1 gồm các nguyên tố phi kim, nhóm 2 gồm các nguyên tố kim loại) 2.2. Bài tập tính toán: Cung cấp cho học sinh các công thức có liên quan, các bước chung nhất của bài toán tính theo phương trình hóa học, lấy đó làm nền tảng để phát triển cho các dạng bài toán còn lại. 2.2.1. Các kiến thức cần nắm a. Các công thức ban đầu học sinh cần phải nắm: - Công thức tính số mol: n m M nkhí  (công thức này áp dụng được cho tất cả các chất) Vkhí 22,4 (Công thức này chỉ áp dụng cho chất khí ở điều kiện tiêu chuẩn) - Công thức tỉ khối của chất khí : MA dA/B = M B MA dA/kk = 29 (Tỉ khối của khí A đối với khí B) (Tỉ khối của khí A đối với không khí ) - Công thức liên quan đến nồng độ: + Nồng độ phần trăm: + Nồng độ mol (M) : C%  mct x100% mdd CM  nct Vdd (l ) CM  10 xDdd xC (%) M ct + Công thức liên quan giữa 2 loại nồng độ: + Công thức tính khối lượng dung dịch: mdd = mct + mdm – (m + m) . . . mdd = Vdd x Ddd b. Các bước chung giải bài toán tính theo phương trình hóa học: - Đặt ẩn số (n, m, v) cho các chất trong bài toán - Lập các phương trình đại số từ dữ kiện bài toán - Tính số mol cho các chất tính được - Viết PTHH cho các phản ứng xảy ra (cần đánh số khi có nhiều PTHH) - Lập tỉ lệ vào PTHH (thường là số mol, có thể có ẩn số) - Từ tỉ lệ đó suy ra các phương trình đại số tiếp theo, hay lượng chất cho các chất cần tính (cần nói rõ là từ PTHH nào) -Tính theo yêu cầu của bài toán Trang 10 SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng Trên đây là các bước chung, khi đi vào một bài toán cụ thể đôi lúc không thực hiện hết mà có thể lược bớt đi cho phù hợp với từng bài, đồng thời trong mỗi dạng riêng biệt có bổ sung thêm các kiến thức cần thiết. Từ bài toán tính theo phương trình hóa học có thể phát triển thành nhiều dạng bài tập khác nhau. 2.2.2. Các dạng bài toán cụ thể: a. Bài toán nồng độ dung dịch: * Các lưu ý của dạng toán này: - Dạng toán này ta chỉ xét ở mức độ pha trộn dung dịch (các chất tan không phản ứng lẫn nhau), pha loãng hay cô cạn dung dịch - Khi pha trộn hai dung dịch có cùng loại nồng độ, cùng chất tan. Ta áp dụng sơ đồ đường chéo sau: + dung dịch 1, có nồng độ: C1 C2 – C3 C3 (với: C1 < C3 < C2) + dung dịch 2, có nồng độ: C2 C3 – C1 Với C% , ta có : mdd 1 C2  C3  mdd 2 C3  C1 Vdd 1 C2  C3  Vdd 2 C3  C1 Với CM , ta có : (với C3 là nồng độ của dung dịch sau pha trộn) - Khi pha loãng hay cô cạn dung dịch (lúc này lượng chất tan trong dung dịch không thay đổi), ta có thể áp dụng 2 biểu thức sau: C%(1) x mdd(1) = C%(2) x mdd(2) CM(1) x Vdd(1) = CM(2) x Vdd(2) - Lưu ý: + Nước (dung môi) xem như dung dịch có nồng độ bằng 0. + Chất tan nguyên chất xem như dung dịch có nồng độ bằng 100%. + Nồng độ của dung dịch sau pha trộn sẽ ở khoảng giữa nồng độ của 2 dung dịch ban đầu. * VD 1: Có 200 gam dung dịch NaOH 5% (dung dịch A) a1. Cần phải trộn thêm vào dung dịch A bao nhiêu gam dung dịch NaOH 10% để được dung dịch NaOH 8% ? a2. Cần hòa tan thêm bao nhiêu gam NaOH vào dung dịch A để có dung dịch NaOH 8% ? a3. Làm bay hơi nước dung dịch A, người ta cũng thu được dung dịch NaOH 8%. Tính khối lượng nước đã bay hơi. (Trích đề thi HSG tỉnh An Giang – năm 2005) - Phân tích: + Ở câu a1 và a2 ta lập sơ đồ đường chéo với ẩn số là khối lượng của dung dịch trộn thêm vào, riêng câu a 2 với NaOH là chất tan nguyên chất ta xem có nồng độ 100%. + Ở câu a3 chỉ làm bay hơi nước chứ không làm thay đổi lượng chất tan trong dung dịch, áp dụng biểu thức khi cô cạn dung dịch để tìm khối lượng của dung dịch còn lại sau khi làm bay hơi nước và khối lượng nước bay hơi chính là sự chênh lệch về khối lượng của dung dịch trước và sau. Trang 11 SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng - Giải: (tóm lược) a1. Gọi mdd là khối lượng dung dịch NaOH 10% phải thêm vào dung dịch A, ta có sơ đồ sau: 200 (g) : 5% 10% - 8% 8% mdd (g) :10% 8% - 5% 200 10%  8%  m 8%  5% ; Giải ra: m = 300 (g) dd Từ sơ đồ ta có : dd a2. Gọi m là khối lượng NaOH phải thêm vào dung dịch A, ta có sơ đồ sau: (với NaOH là chất tan nguyên chất nên có nồng độ 100%) 200 (g) : 5% 100% - 8% 8% m (g) : 100% 8% - 5% 200 100%  8%  8%  5% Từ sơ đồ ta có : m ; Giải ra: m = 6,52 (g) a3. Gọi mdd là khối lượng của dung dịch A còn lại sau khi làm bay hơi nước, do lượng chất tan trong dung dịch là không đổi, nên ta có:  mdd = 125 (g) 5% x 200 = 8% x mdd Từ đó, khối lượng nước bay hơi là : 200 – 125 = 75 (g) * VD 2: Trộn lẫn 50 gam dung dịch H2SO4 98% với 75 gam dung dịch 68% . Nồng độ % của dung dịch H2SO4 thu được là: A. 80 B. 85 C. 75 D.70 (Trích đề thi HSG tỉnh An Giang – năm 2006) - Phân tích: pha trộn 2 dung dịch cụ thể có cùng loại nồng độ, ta áp dụng sơ đồ đường chéo để tính nhanh, dung dịch sau pha trộn sẽ có nồng độ nằm trong khoảng từ 68% đến 98%. Từ sơ đồ ta suy ra đáp án cần chọn. - Giải: (tóm lược) + Sơ đồ: 75 (g) : 68% 98% - C% C% 50 (g) : 98% C% - 68% 75 98%  C %  Từ sơ đồ ta có : 50 C %  68% ; Giải ra : C% = 80% + Từ đó chọn đáp án A. b. Bài toán xác định nguyên tố hóa học: * Các lưu ý của dạng bài toán này: - Cần tìm nguyên tử khối để suy ra nguyên tố cần tìm (có đối chiếu với hóa trị của nguyên tố) - Nếu cần phải biện luận thì tìm nguyên tử khối theo hóa trị của nguyên tố (các kim loại thường có các hóa trị I, II, III) * VD 1 : Hòa tan hoàn toàn 7,56 gam kim loại A vào dung dịch HCl (dư) thu được 9,408 lít hiđrô (ở ĐKTC). Xác định kim loại A - Phân tích: + Kim loại A chưa biết hóa trị, cần đặt ẩn số là hóa trị + Khí hiđrô cho ở ĐKTC, tính được số mol H2 Trang 12 SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng + Bài toán có 2 ẩn số, nhưng chỉ lập được 1 phương trình đại số, cần phải biện luận để tìm NTK của A theo hóa trị. - Giải: (tóm lược) + Gọi A là NTK của A, n là hóa trị của A + Số mol H2 tính được : 0,42 (mol) + PTHH : 2A + 2nHCl  2ACln + nH2 Tỉ lệ: 2A (g) n (mol) 7,56 (g) 0,42 (mol) + Từ tỉ lệ suy ra : A = 9n + Chọn : n = 3 ; A = 27 (Al) * VD 2 : Hòa tan vừa đủ oxit kim loại M có công thức MO vào dung dịch H 2SO4 loãng có nồng độ 4,9% được dung dịch chỉ chứa một muối tan có nồng độ 7,69% . Cho biết tên kim loại M . (Trích đề thi HSG tỉnh An Giang – năm 2005) - Phân tích: + Từ công thức MO ta suy ra M có hóa trị II, bài toán chỉ cần tìm NTK của M + Dữ kiện đề bài cho chỉ là nồng độ % , phải dựa vào nồng độ % để lập các biểu thức có liên quan. + Cần đặt ẩn số cho 1 trong 2 chất phản ứng, để đơn giản ta đặt ẩn số đó là 1 mol MO phản ứng. + Từ tỉ lệ của PTHH cùng với các nồng độ % có được, suy ra được tổng khối lượng ban đầu và khối lượng dung dịch sau phản ứng, sau đó vận dụng định luật bảo toàn khối lượng để tìm NTK của M. - Giải: (tóm lược) + Giả sử có 1 mol MO phản ứng + PTHH : MO + H2SO4  MSO4 + H2O Tỉ lệ : 1 mol 1 mol 1 mol + Khối lượng dung dịch sau phản ứng: (1) Tổng khối lượng ban đầu : mMO  mddH2 SO4  ( M  16)  98 x100  2016  M 4,9 (g) M  96 x100 7,69 (2) Khối lượng dung dịch sau phản ứng : (g)  + Theo định luật bảo toàn khối lượng : (1) = (2) , giải ra : M 64 (Cu) mddMSO4  (Với bài toán dạng này tôi hướng dẫn học sinh chỉ đi theo 1 hướng duy nhất là đặt ẩn số cho 1 trong 2 chất phản ứng, cụ thể bài này là 1 mol cho MO) c. Bài toán kim loại phản ứng với dung dịch muối: * Các lưu ý của dạng bài toán này: - Thường là nhúng thanh kim loại vào dung dịch muối của kim loại yếu hơn, kim loại mới sinh ra sẽ bám lên thanh kim loại ban đầu. - Sau phản ứng, khối lượng thanh kim loại ban đầu có sự tăng hay giảm khối lượng: mKL tăng thêm = mKL mới sinh ra - mKL phản ứng mKL giảm đi = mKL phản ứng - mKL mới sinh ra Trang 13 SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng - Thường đặt ẩn số là số mol cho kim loại phản ứng * VD 1 : Ngâm 1 thanh kẽm có khối lượng 50 gam vào dung dịch CuSO 4, sau phản ứng khối lượng thanh kẽm là 49,8 gam. Tính khối lượng kẽm phản ứng và khối lượng đồng sinh ra. - Phân tích: + Theo số liệu đề bài cho ta thấy khối lượng thanh kẽm sau phản ứng giảm (vì M của kim loại sinh ra nhỏ M của kim loại phản ứng) + Đặt ẩn số là số mol kẽm phản ứng - Giải: (tóm lược) + Gọi x (mol) là nZn phản ứng + PTHH: Zn + CuSO4  ZnSO4 + Cu Tỉ lệ: x mol x mol x  0 ,2( mol ) + Ta có:50 – 49,8 = 65x – 64x  + Tính tiếp : mZn phản ứng = 13 (g) ; mCu sinh ra = 12,8 (g) * VD 2 : Ngâm một thanh sắt trong dung dịch có chứa 2,8 gam muối sunfat của kim loại M. Sau phản ứng khối lượng thanh sắt tăng thêm 0,14 gam. Xác định công thức hóa học của muối sunfat. - Phân tích: + Kim loại M chưa biết hóa trị, đặt ẩn số cho hóa trị của M, lập công thức muối của M. + Trong trường hợp tác dụng với dung dịch muối thường sắt có hóa trị II + Đã có khối lượng của muối phản ứng, nên không cần đặt ẩn số cho kim loại phản ứng, từ 2,8 gam muối phản ứng ta suy ra khối lượng kim loại phản ứng và khối lượng kim loại mới sinh ra từ PTHH + Từ khối lượng thanh sắt tăng thêm, lập biểu thức liên quan để tìm M, Tuy nhiên lúc này trong phương trình đại số có 2 ẩn số là NTK và hóa trị của M, do đó cần phải biện luận để tìm M theo hóa trị. - Giải: (tóm lược) + Gọi n là hóa trị của M, suy ra công thức muối là: M2(SO4)n + PTHH: nFe + M2(SO4)n  nFeSO4 + 2M Tỉ lệ: 56n (g) 2M+96n (g) 2M (g) 2,8 x56n (g) 2 M  96n  2,8 (g)  2,8 x 2 M (g) 2 M  96n + Từ tỉ lệ ở PTHH và đề bài, ta có: 2,8 x 2 M 2,8 x56n 2 M  96n - 2 M  96n = 0,14  M = 32n + Chọn: n = 2 ; M = 64 (Cu) * VD 3 : Người ta nhúng một thanh bạch kim trên có phủ một lớp kim loại nào đó vào dung dịch đồng (II) sunfat cho đến khi ngừng thay đổi khối lượng. Nhấc thanh kim loại ra, rửa sạch, làm khô và cân thấy khối lượng thanh kim loại tăng lên 0,16 gam so với ban đầu. Sau đó lại nhúng thanh kim loại vào dung dịch thủy ngân sunfat cho đến khi ngưng thay đổi khối lượng. Lần này khối lượng của thanh kim loại lại tăng 2,74 gam. Hãy xác định kim loại đem phủ lên thanh bạch kim ban đầu và tính khối lượng của nó trên thanh bạch kim. (Trích đề thi HSG tỉnh An Giang – năm 2002) - Phân tích: Trang 14 SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng + Tương tự VD1 và VD2, kim loại ban đầu chưa xác định được hóa trị + Tuy nhiên ở đây phải hiểu: sau phản ứng với dung dịch CuSO 4 thì kim loại ban đầu đã hết và lúc này trên thanh bạch kim chỉ có Cu mới sinh ra bám vào. Tiếp đến khi nhúng thanh bạch kim này vào dung dịch HgSO 4 thì lúc này đến lượt Cu cũng đã phản ứng hết. + Dựa vào khối lượng tăng thêm 0,16 gam và 2,74 gam ta lập được 2 phương trình đại số với 3 ẩn số : số mol của kim loại ban đầu phản ứng, hóa trị và NTK của kim loại ban đầu. Do đó cần biện luận để tìm NTK theo hóa trị rồi sau đó mới tính số mol kim loại phản ứng. - Giải: (tóm lược) + Gọi M là kim loại ban đầu có hóa trị n và có x(mol) tham gia phản ứng + Các PTHH : 2M + nCuSO4  M2(SO4)n + nCu Tỉ lệ: x (mol) Cu + HgSO4  nx ( mol ) 2 nx ( mol ) 2 CuSO4 Tỉ lệ: + Từ 2 PTHH và đề bài, ta có hệ phương trình sau: nx   64. 2  Mx  0,16  nx nx 201.  64.  2,74  2 2 + Hg nx ( mol ) 2 n2   M  56( Fe )   x  0,02  m  1,12( g ) Fe Giải ra ta được :  d. Bài toán về hiệu suất phản ứng: * Các lưu ý của dạng toán này: - Hiệu suất phản ứng cho biết tỉ lệ lượng chất phản ứng thực tế so với lượng chất ban đầu. VD : có 0,8 mol CaCO3 trong 1 mol CaCO3 ban đầu bị phân hủy khi 0,8  0,8  80% nhiệt phân, thì hiệu suất của phản ứng là: 1 - Thường dựa vào lượng chất sản phẩm để tính hiệu suất phản ứng, với H% là hiệu suất phản ứng, ta có: Lượng sản phẩm thực tế H% = x 100% Lượng sản phẩm lý thuyết - Lượng chất lý thuyết được tính dựa vào PTHH - Đối với sản phẩm: Lượng sản phẩm thực tế ≤ Lượng sản phẩm lý thuyết - Đối với chất tham gia: Lượng chất tham gia thực tế ≥ Lượng chất tham gia lý thuyết. - Trong mỗi bài toán cần xác định rõ đâu là lượng chất thực tế, đâu là lượng chất lý thuyết. * VD 1: Khi nhiệt phân 1 mol KClO3 (có mặt MnO2) thì thu được 43,2 gam oxi. Tính hiệu suất của phản ứng. - Phân tích: + 43,2 gam oxi thu được là khối lượng sản phẩm thực tế. Trang 15 SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng + Cần dựa vào PTHH, giả sử nhiệt phân hết 1 mol KClO 3 để tính khối lượng của oxi thu được (lượng sản phẩm lý thuyết) - Giải: (tóm lược) + PTHH: Tỉ lệ: 2KClO3 O MnO2 ,T   2KCl + 3O2 3 ( mol ) 2 1 (mol) + Từ PTHH tính được: mO2  3 x 32  48( g ) 2 (Khối lượng oxi trên lý thuyết) H%  43,2 x100%  90% 48 + Từ đó suy ra : * VD 2 : Nung ở nhiệt độ cao 12 gam CaCO3 nguyên chất, sau phản ứng thu được 7,6 gam chất rắn A. Tính hiệu suất của phản ứng. - Phân tích: + Nếu giả sử nhiệt phân hết 12 gam CaCO3 thì A chỉ có 1 chất là CaO với khối lượng là 6,72 gam (lý thuyết) < 7,6 gam (thực tế), không phù hợp. + Như vậy trong 7,6 gam A phải có CaCO3 không bị nhiệt phân. + Để giải quyết vấn đề, ta phải đặt ẩn số là H%, từ đó suy ra khối lượng CaCO3 thực tế phản ứng, từ PTHH tính được khối lượng CaO thực tế sinh ra + Do đó khối lượng của A phải gồm: CaO thực tế sinh ra và CaCO 3 còn lại. - Giải: (tóm lược) + Gọi H% là hiệu suất phản ứng + Khối lượng CaCO3 phản ứng là: 12 x H  0,12 H ( g ) 100 TO + PTHH: CaCO3  CaO + CO2 Tỉ lệ: 100 (g) 56 (g) 0,12H (g)  0,0672H (g) + Từ đó ta có: 7,6 = 0,0672H + (12 – 0,12H), giải ra : H = 83,33 + Hiệu suất: H% = 83,33% e. Bài toán hỗn hợp: * Các lưu ý của dạng toán này: - Giả sử hỗn hợp gồm A, B, . . . - Yêu cầu tính trong bài toán hỗn hợp: + Thành phần % theo khối lượng: %A  mA x100% mhh %A  VA n x100%  A x100% Vhh nhh %B  mB x100% mhh ; + Thành phần % theo thể tích (chỉ áp dụng cho chất khí): %B  VB n x100%  B x100% Vhh nhh ; + Lưu ý: %A + %B + . . . = 100% - Biểu thức tính khối lượng mol trung bình của hỗn hợp: Trang 16 SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng M hh  mhh n A .M A  n B . M B  ...  nhh n A  n B  ... +Đối với chất khí: M hh  V A . M A  VB .M B  ... V A  VB  ... nhh  Vhh 22,4 ; (ở ĐKTC) - Khi biết khối lượng của V (lít) hỗn hợp khí ở ĐKTC thì qui đổi về khối lượng của 1 mol (22,4 lít) và áp dụng biểu thức M hh - Hỗn hợp gồm 2 chất A, B (với M A < MB), khi lập hệ phương trình đại số có dạng: Ax + By = a ; (a, b là hằng số) x + y = b ; (x, y là nA , nB) A( hayM A )  a  B( hayM B ) b ; Biểu thức này thường áp dụng để xác định NTK thì ta có : của 2 nguyên tố hóa học kế tiếp nhau trong cùng chu kỳ hay cùng nhóm trong bảng hệ a thống tuần hoàn (có thể hiểu giá trị b là khối lượng mol trung bình). - Trong quá trình giải chúng ta cần tuân thủ theo các bước chung của bài toán tính theo PTHH (như đã nói ở trên), luôn đặt ẩn số trong bài toán để tránh nhầm lẫn giữa các đại lượng với nhau. - Cần lưu ý rằng đây là dạng toán khá phổ biến trong các đề thi, do đó cần có hướng đi nhất định cho mỗi cá nhân để dễ dàng giải quyết vấn đề. * VD 1 : Cho 16,6 gam hỗn hợp Fe và Al tác dụng với dung dịch HCl dư, thu được 11,2 lít H2 (ĐKTC). Xác định thành phần % theo khối lượng của Fe và Al trong hỗn hợp ban đầu. - Phân tích: + Fe và Al đều đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học nên đều phản ứng với HCl. + Đề bài cho HCl dư, nên Fe và Al tan hết. + Dựa vào 2 dữ kiện đề bài cho, ta lập được hệ phương trình đại số. - Giải: (tóm lược) + Gọi x, y lần lượt là số mol của Fe và Al. Ta có: 56x + 27y = 16,6 (1) 11,2  0,5( mol ) 22,4 + Số mol H2 : + PTHH : Fe + 2HCl  FeCl2 + nH 2  x (mol) 2Al + 6HCl  H2 (a) x (mol) 2AlCl3 + 3H2 (b) 3 y ( mol ) 2 y (mol) x 3 y  0,5 2 + Từ (a) và (b): (2) + Giải (1) và (2), suy ra : mFe = 56x = 11,2 (g) 11,2 x100%  67,5%  %Fe = 16,6 Trang 17 SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng  %Al = 100% - 67,5% = 32,5% * VD 2 : Cho hỗn hợp khí A ở ĐKTC gồm CO và CO2. Biết rằng 5,6 lít khí A nặng 9,4 gam. Tính thành phần % theo thể tích của mỗi khí trong A. - Phân tích: + Trong bài này cho ta khối lượng của 5,6 lít hỗn hợp khí A, đây chưa phải là khối lượng của 1 mol. + Đề bài cho khí ở ĐKTC, ta có thể qui đổi về khối lượng 1 mol (22,4 lít) của hỗn hợp A. + Đặt ẩn số là số mol của 1 trong 2 chất khí có trong 1 mol hỗn hợp khí, áp dụng biểu thức M hh để giải. - Giải: (tóm lược) + 5,6 lít A (ĐKTC) nặng 9,4 gam. 22,4 x 9,4  37,6( g ) 5 , 6 Suy ra 1 mol A (22,4 lít) nặng : , đây chính là M hh nCO2  1  x + Gọi x (mol) là nCO , thì : 37,6  x.28  (1  x ).44 1 , giải ra : x = 0,4 (mol) + Ta có: Suy ra : %CO = 40% và %CO2 = 60% * VD 3 : Cho 6,2 gam 2 kim loại kiềm kế tiếp nhau trong nhóm I của bảng hệ thống tuần hoàn, tác dụng hết với nước thì thu được 4,48 lít H 2 (ĐKTC). Xác định 2 kim loại kiềm và % theo khối lượng của chúng trong hỗn hợp đầu. - Phân tích: + Kim loại kiềm có hóa trị là I, đều phản ứng được với nước. + Dựa vào khối lượng hỗn hợp và thể tích H 2 thu được, ta lập được 2 phương trình đại số có dạng : Ax + By = a x + y = b + Với 4 ẩn số, không thể tìm trực tiếp được. Do đó phải suy ra khối lượng mol trung bình của 2 kim loại và kết hợp với dữ kiện “kế tiếp nhau trong nhóm I” để tìm NTK của chúng. - Giải: (tóm lược) + Gọi 2 kim loại kiềm là A và B, có số mol lần lượt là x, y. Ta có: Ax + By = 6,2 (1) 4,48  0,2( mol ) 22 , 4 + Số mol H2 : + Các PTHH: 2A + 2H2O  2AOH + H2 (a) x ( mol ) 2 x (mol) 2B + 2H2O  2BOH + H2 y (mol) + Từ (a) và (b), ta có: (b) y ( mol ) 2 x y 2 + 2 = 0,2 Trang 18  x + y = 0,4 (2) SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng 6,2  15,5 + Giả sử: A < B , từ (1) và (2) ta có : A < 0,4 < B Ta chọn: A = 7 (Li) và B = 23 (Na) , thế vào (1) tính tiếp ta được % theo khối lượng của 2 kim loại: %Li = 21,17% và %Na = 78,83% * VD 4 : Cho 14,32 gam hỗn hợp 2 muối kim loại hóa trị I cacbonat tác dụng vừa đủ với dung dịch axit H2SO4 thu được 2,688 lít khí CO2 (ĐKTC) và dung dịch muối. Cô cạn dung dịch này được hỗn hợp muối khan X. Viết phương trình phản ứng xảy ra và tính khối lượng muối khan X. (Trích đề thi HSG tỉnh An Giang – năm 2002) - Phân tích: + Bài toán này không yêu cầu xác định công thức của muối, nên ta không quan tâm đến NTK của 2 kim loại + Khi giải: cần đặt công thức của 2 muối, đặt ẩn số, viết PTHH, lập hệ phương trình, tính ra giá trị của một nhóm ẩn số rồi sau đó thế vào biểu thức tìm khối lượng của muối tạo thành - Giải: (tóm lược) + Đặt công thức của 2 muối cacbonat là A2CO3 và B2CO3 có số mol lần lượt trong hỗn hợp là x và y. Ta có: (2A + 60)x + (2B + 60)y = 14,32 (1) 2,688  0,12( mol ) 22 , 4 + Số mol CO2 : + PTHH: A2CO3 + H2SO4  A2SO4 + CO2 + H2O nCO2  x (mol) x (mol) x (mol)  B2CO3 + H2SO4 B2SO4 + CO2 + H2O y (mol) y (mol) y (mol) Từ (a) và (b) : x + y = 0,12 (2) + Kết hợp (1), (2), (a) và (b) ta có: (a) (b)  Ax  By  3,56  m( A2SO4  B2SO4 )  2( Ax  By )  96( x  y )  18,64( g )   x  y  0,12 (Trong bài toán này ta có thể giải theo phương pháp tăng giảm khối lượng: + Gốc =SO4 thay cho gốc =CO3 khối lượng mol tăng thêm 36 gam (96-60) n n n  0,12( mol ) ( CO ) CO + Trong phản ứng: ( SO ) + Khối lượng tăng thêm: 36 x 0,12 = 4,32 4 3 2  m( A2SO4  B2 SO4 )  14,32  4,32  18,64( g ) ) g. Bài toán xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ: * Các lưu ý của dạng toán này: - Dạng bài toán: đốt cháy a gam hợp chất hữu cơ thu được CO 2, H2O, . . . xác định CTPT hợp chất hữu cơ. Biết M (có thể tính được) - Phương pháp giải: @. Phương pháp khối lượng: + Tìm mC , mH , mO , . . . mC  mCO2 .12 44 ; mH  mH 2O .2 18 Trang 19 ; mO = a – mC – mH . . . SKKN Bồi Dưỡng HSG GV : Bùi Trung Dũng + Xác định số nguyên tố có trong hợp chất, đặt công thức hợp chất + Xác định số nguyên tử theo công thức nguyên: (CxHyOz. . .)n x : y : z...  mC mH mO : : ... 12 1 16 Lập tỉ lệ: Từ giá trị M tìm n + Xác định số nguyên tử theo công thức tổng quát: CxHyOz. . . 12 x y 16 z M    ...  mC mH mO a 12 x y 16 z M    ...  %C % H %O 100(%) Hay: @.Phương pháp thể tích: dựa vào PTHH của phản ứng cháy tổng quát, từ đó lập tỉ lệ vào phương trình (thường là số mol hay thể tích), suy ra các biểu thức toán học để tìm chỉ số nguyên tử. y y (x  ) TO 4 O2  xCO2 + 2 H2O CxHy + y z y (x   ) TO 4 2 O2  xCO2 + 2 H2O CxHyOz + y y t (x  ) TO 4 O2  xCO2 + 2 H2O + 2 N2 CxHyNt + y z y t (x   ) TO 4 2 O2  xCO2 + 2 H2O + 2 N2 CxHyOzNt + - Lưu ý: + Chất khí ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất , ta xem tỉ lệ về số mol cũng là tỉ lệ về thể tích. + Sản phẩm cháy gồm CO2 và H2O thường được dẫn qua bình đựng H 2SO4 đặc (để xác định khối lượng H2O) và bình đựng kiềm (để xác định khối lượng CO2). * VD 1 : Người ta cho 0,7 gam một hợp chất hữu cơ A chứa C, H, O cháy trong bình đựng oxi dư. Sản phẩm sinh ra cho qua bình đựng dung dịch Ba(OH) 2 thì khối lượng bình tăng thêm 2,3 gam, đồng thời thu được 2,955 gam muối trung hòa và 3,2375 gam muối axit. Tìm công thức phân tử hợp chất hữu cơ A, biết tỷ khối hơi của A đối với axetylen là 2,693 (Trích đề thi HSG tỉnh An Giang – năm 2006) - Phân tích: + Khi đốt cháy hợp chất hữu cơ gồm C, H, O thì sản phẩm cháy chỉ gồm CO2 và H2O. + Sản phẩm cháy cùng cho qua bình đựng dung dịch Ba(OH)2, do đó khối lượng tăng thêm 2,3 gam là gồm có khối lượng CO2 và H2O bị hấp thu vào. + Do CO2 phản ứng được với Ba(OH)2 tạo ra muối (BaCO3 và Ba(HCO3)2), dựa vào khối lượng của 2 muối thu được để tìm khối lượng của CO 2 từ đó suy ra khối lượng của H2O. + Từ khối lượng CO2 , H2O và khối lượng của A tìm được mC , mH , mO + Từ tỷ khối hơi đối với axetylen tìm được MA + Đặt công thức tổng quát CxHyOz để tìm x, y, z. - Giải: (tóm lược) Trang 20