Tài liệu Chuyen de bdhsg hoa vo co thcs

PHẦN 1: HOÁ VÔ CƠ Năm học 2011 - 2012 I. LÝ DO - Giáo dục đóng một vai trò rất quan trọng trong chiến lược phát triển của mỗi quốc gia. Nghị quyết trung ương 2 khoá VIII của Đảng cũng đã xem giáo dục là quốc sách hàng đầu - Nâng cao dân trí – Đào tạo nhân lực – Bồi dưỡng nhân tài là nhiệm vụ hàng đầu của ngành Giáo dục – Đào tạo - Phát hiện và bồi dưỡng học sinh có năng khiếu về các môn học ngay từ cấp học Trung học cơ sở là bước khởi đầu quan trọng để đào tạo các em thành những người đi đầu trong các lĩnh vực khoa học và công nghệ sau này. Vì vậy bồi dưỡng học sinh giỏi là nhiệm vụ quan trọng và thường xuyên của mỗi nhà trường và mỗi giáo viên - Số lượng và chất lượng học sinh giỏi luôn là một trong những thước đo để đánh giá chất lượng dạy học của mỗi giáo viên và mỗi nhà trường • Từ những nguyên nhân chủ quan và khách quan trên. Vấn đề bồi dưỡng nhân tố con người mới là vấn đề hết sức cần thiết, đặc biệt trong giáo dục, vấn đề học sinh giỏi là điều kiện tiên quyết để đánh giá sản phẩm của người thầy  Học sinh : - Chọn những học sinh có kiến thức vững vàng và thật sự yêu thích bộ môn - Bồi dưỡng ngay từ lớp 8  Giáo viên - Giáo viên thật sự yêu nghề, quan tâm đến chất lượng giảng dạy - Qua thực tế dạy học, giáo viên vẫn phải tự sưu tầm bài tập, các phuơng pháp giải phù hợp với đối tuợng để tiến hành bồi dưỡng học sinh giỏi - Tham mưu với BGH trường để được sự hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho quá trình thực hiện - Giáo viên bồi dưỡng lấy kết quả của học sinh đạt được là niềm vui, niềm tự hào cho bản thân, là danh dự cho Tổ bộ môn, cho Trường và cho Huyện nhà NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ A. MỘT SỐ DẠNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP LÍ THUYẾT 1. Dạng 1: Câu hỏi trình bày, so sánh, giải thích các hiện tượng 2. Dạng 2: Câu hỏi điều chế 3. Dạng 3: Phân biệt và nhận biết chất 4. Dạng 4: Tinh chế và tách các chất B. MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. Dạng 1: Bài toán xác định chất dư thiếu 2. Dạng 2: Bài toán hỗn hợp 3. Dạng 3: Bài toán áp dụng định luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên tố 4. Dạng 4: Bài toán có hiệu suất phản ứng 5. Dạng 5: Toán về kim loại tác dụng với dung dịch muối 6. Dạng 6: Toán về kim loại có hiđrôxit lưỡng tính tác dụng với dung dịch bazơ 7. Dạng 7: Bài toán biện luận 8. Dạng 8: Toán về phản ứng giữa oxit axit và dung dịch bazơ 9. Dạng 9: Toán về phản ứng giữa đa axit và dung dịch bazơ 10. Dạng 10: Bài toán cực trị 11. Phương pháp ghép ẩn số 12. Phương pháp tự chọn lượng chất 13. Phương pháp khối lượng mol trung bình 14. Phương pháp tăng – giảm khối lượng 15: Phương pháp qui về 1 ẩn Dạng 1: Câu hỏi trình bày, so sánh, giải thích các hiện tượng hóa học Phương pháp: Cần nắm vững tính chất hoá học các chất và cơ chế của các phản ứng hoá học xảy ra - Mô tả hiện tượng xảy ra trong quá trình thí nghiệm theo trình tự quan sát - Dựa vào đặc điểm cấu tạo và tính chất để giải thích hiện tượng và viết PTPƯ Chú ý! Phải xác định được: + Các chất phản ứng (vừa đủ) với nhau, không có chất dư + Trong các chất phản ứng, có 1 chất đã phản ứng hết, chất còn lại dư + Chất nào cho vào trước, chất nào cho vào sau, chất nào phản ứng trước, chất nào phản ứng sau Ví dụ 1: Nêu hiện tượng và viết PTHH xảy ra trong các thí nghiệm sau: a) Cho Na lần lượt vào các dung dịch: (NH4)2CO3, Fe2(SO4)3, AlCl3 b) Thổi từ từ CO2 vào dung dịch nước vôi trong Ví dụ 2: Nung hỗn hợp FeS2 và FeCO3 trong không khí tới phản ứng hoàn toàn thu được sản phẩm gồm 1 oxit sắt duy nhất và hỗn hợp khí A, B. Nếu cho từng khí A, B lội từ từ qua dung dịch Brôm hoặc dung dịch Ca(OH)2 tới dư thì có hiện tượng gì xảy ra? Giải thích và viết các PTPƯ xảy ra? Phương pháp: + Nắm được các phương pháp điều chế các chất + Xác định thành phần chính của chất cần điều chế để lập sơ đồ tìm các chất liên quan đến nguyên liệu đã cho và chất cần điều chế: Nguyên liệu A B X (chất cần điều chế) Ví dụ 1:Tìm các chất có kí hiệu bằng chữ cái để hoàn thành sơ đồ phản ứng sau: A + X , t0 A + Y , t0 Fe A + Z , t0 Biết ( A + HCl  D + G + H2O ) +B D +C G Ví dụ 2: Từ FeS2, H2O, NaCl, xúc tác và các thiết bị cần thiết khác. Viết các PTHH điều chế Fe, FeCl2, Fe(OH)3, NaHSO4 Ví dụ 3: Tìm các chất A, B, C, E, G, I, K, X, T thích hợp để hoàn thành các phương trình hoá học theo sơ đồ sau: A + B C I + B I + H2O T + A X + B to to to to E + G I + G K T C + X E + H2O Biết A, B, C là các hợp chất có trong nguyên liệu dùng để sản xuất thuỷ tinh: (Na2O.CaO.6SiO2: loại thường) Ví dụ 4: Cho luồng khí CO dư đi qua hỗn hợp A gồm: CuO, Fe2O3, Al2O3 ở nhiệt độ cao, sau phản ứng thu được chất rắn B. Cho B vào dung dịch NaOH dư sau phản ứng đem lọc thu được chất rắn C và dung dịch D. Từ C và D hãy điều chế ra các kim loại có trong hỗn hợp A ban đầu? I. Nhận biết không giới hạn thuốc thử Nguyên tắc: + Xác định loại chất, đưa ra dấu hiệu đặc trưng của từng chất và lựa chọn thuốc thử thích hợp + Trình bày cách nhận biết. Viết PTHH xảy ra (nếu có) Ví dụ: Trình bày phương pháp hoá học nhận biết 5 dung dịch gồm: AlCl3 , FeCl3 , FeCl2 , MgCl2 , NaCl II. Nhận biết có giới hạn thuốc thử Nguyên tắc: Phân loại chất, tìm dấu hiệu đặc trưng để nhận biết. Khi nhận được 1 chất, có thể sử dụng luôn chất đó để làm thuốc thử nhận biết tiếp chất khác Ví dụ: Chỉ dùng H2SO4 nhận biết các dung dịch: Na2CO3, BaCl2, Na2SO4, Ba(HCO3)2 và NaCl III. Nhận biết không dùng thuốc thử (chỉ dùng những hóa chất cho sẵn) Nguyên tắc: + Dựa vào tính chất hoá học các chất đã cho để xem xét khả năng phản ứng của từng cặp chất + Kẻ bảng phản ứng, dựa vào dấu hiệu để so sánh và kết luận Ví dụ: Không dùng hoá chất nào khác, hãy nhận biết các dung dịch sau: NaCl, (NH4)2SO4, NaCl, Ba(OH)2, Ba(HCO3)2 Phương pháp: + Sử dụng phương pháp vật lý: lọc, cô cạn, chưng cất, chiết…. + Sử dụng phương pháp hoá học theo sơ đồ sau: Hỗn hợp A, B + X(phản ứng tách) B +Y(phản ứng tái tạo) Phản ứng tách phải đạt yêu cầu: XY AX A + Chỉ tác dụng lên một chất trong hỗn hợp cần tách + Sản phẩm tạo thành có thể tách dễ dàng khỏi hỗn hợp (kết tủa, khí, ….) + Từ sản phẩm tạo thành có khả năng tái tạo lại chất ban đầu Ví dụ 1: Bằng phương pháp hoá học tách riêng từng kim loại ra khỏi hỗn hợp gồm: Al , Fe , Cu Ví dụ 2: Trình bày phương pháp tách lấy từng oxit nguyên chất từ hỗn hợp: SiO2 , Fe2O3 , Al2O3 Dạng 1: BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH CHẤT DƯ THIẾU Phương pháp: + Đề cho biết lượng 2 chất tham gia, trong 2 chất đó thường có 1 chất dư, do đó phải xác định được chất dư. Lượng chất còn lại tính theo chất phản ứng hết + Muốn chứng minh hỗn hợp kim loại hoặc hỗn hợp muối tan hết khi tác dụng với axit thì giả sử hỗn hợp chỉ gồm kim loại hoặc muối có khối lượng mol nhỏ nhất khi ấy số mol hỗn hợp lớn nhất và ngược lại (Lưu ý: Lý luận trên chỉ chắc chắn đúng khi hỗn hợp kim loại có cùng hoá trị). Ví dụ 1: Cho 13g hỗn hợp A gồm Fe, Mg, Zn phản ứng với 1,2 mol axit HCl. Chứng minh rằng A đã tan hết? Hướng dẫn: Hỗn hợp A chỉ tan hết khi hỗn hợp A có số mol lớn nhất cũng tan hết, mà hỗn hợp có số mol lớn nhất nếu như gần toàn bộ khối lượng hỗn hợp là của Mg Giả sử toàn bộ khối lượng hỗn hợp là của Mg: nMg = 13/24 = 0,54 mol Mg + 2HCl MgCl2 + H2 Số mol H tối đa cần dùng = 2. nMg = 2.0,54 = 1,08 mol mà nHCl = 1,2 mol > 1,08 mol. Vậy axit vẫn còn dư, chứng tỏ hỗn hợp A tan hết Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm ACO3 và BCO3. Phần trăm khối lượng của A trong ACO3 là 200/7% và của B trong BCO3 là 40% a) Xác định ACO3 và BCO3 ? b) Lấy 31,8g hỗn hợp X cho vào 0,8 lít dung dịch HCl 1M thu được dung dịch Y. Hãy chứng tỏ hỗn hợp X bị hoà tan hết ? (ĐS: a) A : Mg ; B : Ca ) Dạng 2: BÀI TOÁN HỖN HỢP Phương pháp: Để giải quyết ta thường dùng phương pháp đại số, nghĩa là căn cứ vào dữ kiện bài cho để lập hệ phương trình rồi giải tìm kết quả. Tuy nhiên cần lưu ý tới 1 số phương pháp như: qui về 1 ẩn, khối lượng mol trung bình, định luật BTKL…nhiều bài toán được giải quyết nhanh gọn bởi các phương pháp này (trình bày ở phần sau) Ví dụ: Hỗn hợp gồm 3 kim loại Cu, Fe, Mg nặng 20 gam được hòa tan hết bằng H2SO4 loãng, sau phản ứng thoát ra một khí A, dung dịch B và chất rắn D. Thêm dung dịch KOH dư vào dung dịch B rồi sục không khí để phản ứng xảy ra hoàn toàn. Lọc kết tủa và nung đến khối lượng không đổi cân nặng 24 gam. Chất rắn D cũng được nung trong không khí đến khối lượng không đổi cân nặng 5 gam. Tính phần trăm về khối lượng của mỗi kim loại ban đầu? Hướng dẫn: Đồng không tan trong axít H2SO4 chính là chất rắn D bị nung trong không khí . 2Cu + O2  2CuO Khối lượng Cu = (5 : 80) .64 = 4g Fe + H2SO4  FeSO4 + H2  Mg + H2SO4  MgSO4 + H2  FeSO4 + 2KOH  Fe(OH)2 + K2SO4 MgSO4 + 2KOH Mg(OH)2 + K2SO4 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O  4Fe(OH)3 2Fe(OH)3  Fe2O3 + 3H2O Mg(OH)2  MgO + H2O Dựa vào các phương trình phản ứng ta lập được hệ phương trình toán học, giải sẽ được Khối lượng của Fe = 11,2 g ; Mg = 4,8 g Dạng 3: BÀI TOÁN ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LUỢNG VÀ BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ Phương pháp: Định luật BTKL có nội dung: “Tổng khối lượng của các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng”. Đây chỉ là biểu hiện bên ngoài, bản chất của nó chính là sự bảo toàn nguyên tử. Có thể phát biểu như sau: “Trong phản ứng hoá học, số nguyên tử mỗi nguyên tố trước phản ứng bằng số nguyên tử của nguyên tố đó sau phản ứng” hay “Trong phản ứng hoá học, số mol mỗi nguyên tố trong các chất sản phẩm bằng số mol nguyên tố đó trong chất tham gia phản ứng” PP này thường áp dụng trong các bài toán xác định CTHH của hợp chất và 1 số bài toán thiếu dữ kiện Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 48g một hợp chất A thu được 32g Fe2O3 và 17,92 lít SO2 (đktc). Lập công thức hoá học của A? Hướng dẫn: Từ mFe2O3 mFe = 22,4g ; VSO2 mS = 25,6g Theo ĐLBTKL: mFe + mS = 22,4 + 25,6 = 48g = mA A chỉ có Fe và S Lập tỉ lệ mFe : mS = 1 : 2 Công thức hoá học của A là FeS2 Ví dụ 2: Cho 12g hỗn hợp Fe, Mg vào 200ml dung dịch hỗn hợp H2SO4 1M và HCl 1M (phản ứng vừa đủ). a) Tính thể tích khí H2 sinh ra ?(đktc). b) Nếu cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan? Hướng dẫn: Mg + 2HCl  MgCl2 + H2 Mg + H2SO4  MgSO4 + H2 Fe + 2HCl  FeCl2 + H2  Fe + H2SO4  FeSO4 + H2 a) nH2 = nH2SO4 + 1/2nHCl = 0,3 mol  VH2 = 0,3.22,4 = 6,72 lít b) Áp dụng ĐLBTKL: mkim loại + maxit = m muối + mhiđrô  mmuối = 12 + 0,2(98 + 36,5) – 0,3.2 = 38,3g Dạng 4: BÀI TOÁN CÓ HIỆU SUẤT PHẢN ỨNG Phương pháp: Giả sử có PƯHH: A + B C+D + Một phản ứng được coi là hoàn toàn (h = 100%) khi trong 2 chất tham gia sẽ có 1 chất A phản ứng hết, chất còn lại B có thể hết hoặc dư. Lúc đó tính lượng sản phẩm tạo thành (C, D) theo chất phản ứng hết + Một phản ứng được coi là không hoàn toàn (h < 100%), khi sau phản ứng có đủ cả 2 chất A và B (rất quan trọng trong bài hiệu suất) + Công thức tính hiệu suất (h%): h% chất tham gia = Lượng chất tham gia theo lí thuyết/Lượng chất t.gia theo thực tế h% chất sản phẩm = Lượng chất sản phẩm theo thực tế/Lượng chất sản phẩm theo LT Ví dụ: Trộn 5 lít N2 và 20 lít H2 với một ít bột sắt làm xúc tác rồi nung nóng một thời gian, sau đó đưa về nhiệt độ và áp suất ban đầu thì được 24 lít hỗn hợp. Tính hiệu suất tổng hợp NH3? o t Hướng dẫn: PTHH: N2 + 3H2 2NH3 Vì các khí đo ở cùng to và p. Giả sử có x mol N2 tham phản ứng thì hỗn hợp sau phản ứng gồm: N2 dư = (5 – x)lít ; H2 dư = (20 – 3x)lít ; NH3 = 2x lít (5 – x) + (20 – 3x) + 2x = 24 x = 0,5 thể tích NH3 = 1 lít Theo phản ứng: nếu 5 lít N2 phản ứng hết với 20 lít H2 thì thu được 10 lít NH3 nhưng thực tế chỉ thu được 1 lít NH3 h% = 1/10 = 10% Dạng 5: TOÁN VỀ KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI LOẠI 1: MỘT KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI MỘT DUNG DỊCH MUỐI CỦA KIM LOẠI YẾU HƠN Phương pháp: Khi cho thanh kim loại vào dung dịch muối, sau phản ứng thanh kim loại sẽ tăng hoặc giảm + Nếu khối lượng thanh kim loại tăng: mkim loại sau – mkim loại trước = mkim loại tăng + Nếu khối lượng thanh kim loại giảm: m kim loại trước - m kim loại sau = mkim loại giảm + Nếu khối lượng thanh kim loại tăng a% hay giảm b% thì đặt khối lượng thanh kim loại ban đầu là m (g). Vậy khối lượng thanh kim loại tăng là a%. m hay b% . m Ví dụ: Ngâm lá Al trong 500ml dung dịch CuSO4 1M, sau phản ứng lấy lá Al ra, sấy khô cân lại thấy tăng thêm 3,45g. a) Tính khối lượng Al đã phản ứng? b) Tính nồng độ mol các dung dịch sau phản ứng? Hướng dẫn: PTHH: 2Al + 3CuSO4 Al2(SO4)3 + 3Cu a) Gọi x là số mol Al phản ứng. Dựa vào PTPƯ và đề bài thiết lập độ tăng khối lượng của lá Al . Giải tìm x suy ra khối lượng Al phản ứng = 1,35g b) Dựa vào PTPƯ tìm được số mol CuSO4 dư và Al2(SO4)3 tạo thành. Suy ra CM (CuSO4 dư) = 0,15M ; CM Al2(SO4)3 = 0,05M LOẠI 2: HAI KIM LOẠI VỚI MỘT DUNG DỊCH MUỐI Phương pháp: Chú ý đến thứ tự phản ứng: kim loại mạnh nhất phản ứng trước và phản ứng hết rồi mới đến kim loại yếu hơn kế cận Ví dụ: Cho 1,36g hỗn hợp gồm Fe và Mg vào 400ml dung dịch CuSO4. Sau khi phản ứng hoàn toàn thu được chất rắn A nặng 1,84g và dung dịch B. Cho dung dịch B tác dụng với NaOH dư rồi lấy kết tủa nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi được hỗn hợp oxit nặng 1,2g. Tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu và nồng độ mol của dung dịch CuSO4? Hướng dẫn: Biện luận để xác định Mg phản ứng hết, Fe chỉ phản ứng một phần Các PTPƯ xảy ra: Mg + CuSO4 MgSO4 + Cu Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu MgSO4 + 2NaOH Mg(OH)2 + Na2SO4 FeSO4 + 2NaOH Fe(OH)2 + Na2SO4 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3 Mg(OH)2 MgO + H2O 2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O Lập hệ 3 phương trình giải tìm được: mMg = 0,24g ; mFe = 1,12g CM (CuSO4) = 0,05M LOẠI 3: MỘT KIM LOẠI VỚI DUNG DỊCH 2 MUỐI Phương pháp: Khi cho một kim loại vào dung dịch các muối của kim loại yếu hơn thì kim loại sẽ phản ứng với muối của kim loại yếu hơn trước và phản ứng hết sau đó mới đến muối của kim loại kế cận nó Ví dụ: Cho m (g) bột Mg vào 500ml dung dịch A gồm AgNO3 và Cu(NO3)2 , cho đến khi phản ứng kết thúc thu được 17,2g chất rắn B và dung dịch C. Cho NaOH dư vào dung dịch C thu được 13,6g kết tủa 2 hiđroxit kim loại a) Biện luận tìm khả năng phản ứng của 2 kim loại? b) Tính nồng độ mol các muối trong dung dịch A?. Biết m = 3,6g Hướng dẫn: Biện luận xác định Mg phản ứng hết và Cu(NO3)2 dư Các PTPƯ xảy ra: Mg + 2AgNO3 Mg(NO3)2 + 2Ag Mg + Cu(NO3)2 Mg(NO3)2 + Cu Mg(NO3)2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaNO3 Cu(NO3)2 + 2NaOH Cu(OH)2 + 2NaNO3 Gọi x, y là số mol AgNO3 và Cu(NO3)2 ban đầu và z là số mol Cu(NO3)2 tham gia. Lập hệ 3 phương trình, giải tìm được x = 0,1, y = 0,15, z = 0,1 CM(AgNO3) = 0,2M ; CM (Cu(NO3)2) = 0,3M LOẠI 4: KIM LOẠI KIỀM VỚI DUNG DỊCH MUỐI Phương pháp: Khi cho kim loại kiềm vào dung dịch muối của kim loại yếu thì sẽ xảy ra 2 phản ứng: Kim loại kiềm tác dụng với nước trong dung dịch sau đó kiềm sinh ra sẽ tiếp tục phản ứng với muối Ví dụ: Cho 27,4g Ba vào 400g dung dịch CuSO4 3,2% thu được khí A, kết tủa B và dung dịch C a) Tính thể tích khí A? (đktc) b) Nung kết tủa B ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu được bao nhiêu gam chất rắn? c) Tính C% chất tan trong dung dịch C? Hướng dẫn: Các PTPƯ: Ba + 2H2O Ba(OH)2 + H2 Ba(OH)2 + CuSO4 BaSO4 + Cu(OH)2 Cu(OH)2 CuO + H2O a) nH2 = nBa = 0,2 mol VH2 = 4,48 lít b) nCuO = nCu(OH)2 = nBa(OH)2 = nBa = nBaSO4 = 0,2 mol khối lượng chất rắn = mCuO + mBaSO4 = 25,04g c) C% (Ba(OH)2)dư = 5,12% Dạng 6:TOÁN VỀ KIM LOẠI CÓ HIĐROXIT LƯỠNG TÍNH TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH BAZƠ Phương pháp: Những kim loại có hiđroxit luỡng tính như Zn, Al, Be thì tác dụng được với dung dịch bazơ mạnh như: NaOH, KOH, Ba(OH)2… + Khi cho hỗn hợp gồm kim loại kiềm và một trong những kim loại trên tác dụng với nước thì sẽ xảy ra 2 phản ứng: kim loại kiềm tác dụng với nước và kim loại khác tác dụng với kiềm + Khi cho 1 lượng muối của 1 kim loại trên tác dụng với dung dịch bazơ lượng kết tủa thu được thường xảy ra theo 2 hướng: - Lượng bazơ dùng thiếu nên chỉ 1 phần muối phản ứng - Lượng bazơ dùng dư nên muối đã phản ứng hết tạo kết tủa tối đa, sau đó kết tủa tan đi một phần Ví dụ: Hoà tan 1 miếng hợp kim Na, Al có tỉ lệ mol tương ứng là (1 : 2) vào nước thu được 3,36 lít khí H2 (đktc) và m(g) chất rắn. Tính m? Hướng dẫn: PTHH: 2Na + 2H2O 2NaOH + H2 (1) nNa = x mol 2NaOH + 2H2O + 2Al 2NaAlO2 + 3H2 (2) nAl = 2x mol. Từ PT(1): nNaOH = nNa = x mol Tổng nH2 = x/2 + 3x/2 = 0,15 Từ PT(2): xét tỉ lệ: x/2 < 2x/2 . Vậy Al dư x = 0,075 nAl dư = 2x – x = x mol mAl dư = 0,075 . 27 = 2,025g