SKKN Phương pháp giải bài toán về CO2 hoặc SO2 tác dụng với kiềm có chứa kim loại hóa trị (II) dạng R(OH)2

Nội dung text: SKKN Phương pháp giải bài toán về CO2 hoặc SO2 tác dụng với kiềm có chứa kim loại hóa trị (II) dạng R(OH)2

1. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc MÔ TẢ SÁNG KIẾN Mã số:( do thường trực hội đồng ghi) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.Tên sáng kiến: “Phương pháp giải bài toán về CO 2 hoặc SO2 tác dụng với kiềm có chứa kim loại hóa trị (II) dạng R(OH)2”. 2. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Chuyên môn Hóa học ở trường trung học cơ sở. 3. Mô tả bản chất của sáng kiến: 3.1 Tình trạng giải pháp đã biết: Các phương pháp dạy học nhằm phát huy tối đa khả năng tiếp thu kiến thức, tạo hứng thú cho học sinh trong học tập môn Hóa học ở trường THCS nói chung và Hóa học lớp 9 nói riêng. * Hiện trạng trước khi áp dụng giải pháp mới: Việc lĩnh hội kiến thức hoá học của học sinh là hết sức khó khăn. Mặt khác, Hóa học là một môn học hoàn toàn mới lạ đối với học sinh ở THCS, mà khối lượng kiến thức học sinh cần lĩnh hội tương đối nhiều.Phần lớn các bài gồm những khái niệm mới, rất trừu tượng, khó hiểu. Do đó, giáo viên cần tìm ra phương pháp dạy học gây được hứng thú học tập bộ môn giúp các em chủ động lĩnh hội kiến thức một cách nhẹ nhàng, không gượng ép là điều cần quan tâm. * Ưu điểm của giải pháp cũ:Sử dụng và phối hợp nhịp nhàng các phương pháp dạy học phù hợp với từng kiểu bài học, có đầu tư nghiên cứu dạng bài tập có liên quan đến phản ứng hóa học giữa oxitaxit với kiềm nhằm nâng cao hiệu quả giáo dục học sinh. * Nhược điểm của giải pháp cũ: - Chưa xây dựng được hệ thống các phương pháp giải bài tập dạng này trong chương trình hóa học lớp 9. - Chưa chỉ ra vị trí áp dụng cách giải cho từng trường hợp cụ thể sao cho phù hợp vào từng bài học cụ thể.
2. cùng học sinh; kiểm tra, đánh giá và so sánh kết quả. Ngoài ra, tôi còn dùng một số phương pháp hỗ trợ khác như phương pháp nghiên cứu tài liệu, điều tra nghiên cứu Để áp dụng đề tài, tôi thực hiện một số khâu quan trọng như sau: a) Điều tra trình độ HS, tình cảm thái độ của HS về nội dung của đề tài; điều kiện học tập của HS. Hướng dẫn cách sử dụng sách tham khảo và giới thiệu một số sách của thư viện trường để học sinh mượn đọc. b) Chọn lọc và nhóm các bài toán theo dạng, xây dựng phương pháp giải chung cho mỗi dạng, biên soạn bài tập mẫu; bài tập vận dụng và nâng cao. Ngoài ra phải dự đoán những sai lầm mà học sinh có thể mắc phải. c) Lên kế hoạch về thời lượng cho mỗi dạng toán. Tham khảo tài liệu, trao đổi với đồng nghiệp; nghiên cứu các đề thi HS giỏi của tỉnh ta và một số tỉnh, thành phố khác, viết thành tài liệu riêng để bồi dưỡng học sinh. Khi thực hiện đề tài vào việc giảng dạy, trước hết tôi làm rõ bản chất của phản ứng oxit axit tác dụng với kiềm ( như đã nêu trong phần cơ sở lý luận). Sau đó tổ chức giải khảo sát một số bài tập mẫu để rút ra hướng giải chung cho các bài tập dạng CO 2 (hoặc SO2) tác dụng với kiềm chứa kim loại hóa trị (II) dạng R(OH)2 , gồm các bước cơ bản sau đây: Bước 1: Chuyển đổi các dữ kiện thành số mol ( nếu được), xác định tỷ lệ số mol của cặp chất tham gia ( hoặc một cặp chất nào đó) Bước 2: Xác định muối nào tạo thành. +) Nếu biết tỷ lệ số mol ( T) thì kết luận được loại muối tạo thành (đã nêu trong phần điểm mới của giải pháp nghiên cứu) +) Nếu không biết tỷ lệ mol (T) thì phải biện luận theo trường hợp. Bước 3: Viết đầy đủ các PTHH xảy ra. Bước 4: Tính toán để hoàn thành yêu cầu của đề bài. Tiếp theo, tôi tiến hành bồi dưỡng kỹ năng theo dạng. Mức độ rèn luyện từ dễ đến khó, nhằm bồi dưỡng học sinh phát triển kỹ năng từ biết làm đến thành thạo và sáng tạo. Khi tổ chức bồi dưỡng kỹ năng giải toán cho học sinh, tôi luôn tạo cơ hội cho học sinh phát hiện vấn đề, hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề, tổ chức vận dụng và nâng cao. Từ việc giải
3. x y a Ta có hệ phương trình : giải hệ tìm x,y. x 2y b * Cách 3: Phương pháp hợp thức Có thể gộp thành một phản ứng tạo đồng thời 2 muối,sao cho tỷ số mol của CO 2 ( hoặc SO2) và kiềm R(OH)2 phù hợp với tỷ số T. * Cách 4: Phương pháp đường chéo Phương pháp này cho phép xác định nhanh tỷ lệ số mol của hai muối tạo thành mà không cần viết phản ứng ( nếu đề bài không yêu cầu ). Từ CTHH của các muối dễ dàng xác định được tỷ số mol T 1, T2 để tạo ra mỗi muối đó. Cụ thể : n nCO3 CO3 RCO3 (T 1); R(HCO3)2 (T 2) 1 n 2 n R(OH)2 R(OH)2 Ta có sơ đồ : R(HCO3)2: n1 T1= 2 T 1 T RCO3 : n2 T2 =1 2 T n1 T 1 Suy ra ta có: (1) ; n1 + n2 = a (2) n2 2 T Giải các phương trình (1) và (2) sẽ tìm được n1 và n2 b)Ví dụ: Dẫn 2,688 lít CO 2 ( đktc) vào 200ml dung dịch Ba(OH) 20,5M. Hỏi muối nào tạo thành ? bao nhiêu gam ? nCO * Phát hiện vấn đề : vì 1 2 2 tạo 2 muối ( có 4 cách giải) n Ba(OH)2 * Bài giải : Cách 1: Phương pháp nối tiếp
4. nCO 0,12 6 Ta có: T 2 ta có phương trình hóa học chung: n 0,1 5 Ba(OH)2 6CO2 + 5Ba(OH)2 4BaCO3 + Ba(HCO3)2 + 4H2O 0,12 0,1 0,08 0,02 (mol) m 0,08.197 15,76 BaCO3 gam m 0,02.259 5,18 Ba(HCO3)2 gam Cách 4: Phương pháp đường chéo Căn cứ vào CTHH của 2 muối cũng biết được tỷ lệ số mol vừa đủ để tạo ra mỗi muối: n n CO3 CO3 BaCO3(T 1); Ba(HCO3)2 (T 2 ) n n Ba(OH)2 Ba(OH)2 Ta có sơ đồ đường chéo: Ba(HCO3)2: n1 T1= 2 0,2 1 T 1,2 BaCO3 : n2 T2 = 1 0,8 4 n 1 1 ; mà : n n 0,1  muoái Ba(OH)2 (mol) n2 4 1 n .0,1 0,02 (mol) ; n 0,1 0,02 0,08(mol) Ba(HCO3)2 5 BaCO3 m 0,08.197 15,76 BaCO3 gam m 0,02.259 5,18 Ba(HCO3)2 gam 2) Dạng 2: Chỉ biết số mol của một chất tham gia CO 2 ( SO2) hoặc kiềm R(OH)2, yêu cầu xác định lượng muối tạo thành. a) Phương pháp giải:
5. Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 + H2O (1) Ca(OH)2 + 2SO2 Ca(HSO3)2 (2) 0,1 Vậy ta có : 1 2 0,05 n 0,1 n Ca(OH)2 Ca(OH)2 10,1 (g) < m m < 12 (g) CaSO3 Ca(HSO3)2 3) Dạng 3: Biết khối lượng của một muối hoặc khối lượng muối chung. a) Phương pháp giải: +) Nếu biết khối lượng một muối trung hòa ( hoặc muối axit): Biện luận theo 2 trường hợp ( Chỉ có một muối đề cho hoặc tạo hỗn hợp 2 muối ) +) Nếu biết khối lượng kết tủa chưa cực đại ( n n ) thì có 2 trường hợp: RCO3 R(OH)2 CO2 ( SO2) thiếu ; hoặc CO2 ( SO2) dư so với kiềm nên làm tan một phần kết tủa. +) Nếu biết khối lượng muối chung : Đặt giả thiết phản ứng tạo 2 muối với số mol x,y và giải tìm x,y. Nếu có 1 ẩn bằng 0 thì muối tương ứng không có. b) Các ví dụ: Ví dụ 1: Dẫn 10 lít (đktc) hỗn hợp gồm N2 và CO2 vào bình đựng 2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,02M, sau khi kết thúc phản ứng thu được 1 gam kết tủa. Xác định thành phần % thể tích của CO2 trong hỗn hợp. * Phát hiện vấn đề: n n nên kết tủa chưa cực đại. Vì vậy có 2 lý do CaCO3 Ca(OH)2 làm cho kết tủa không cực đại: hoặc CO2 thiếu không đủ chuyển hết Ca(OH)2 thành kết tủa, hoặc CO2 có dư và hòa tan một phần kết tủa. *Bài giải : n 0,02  2 0,04 Ca(OH)2 (mol) 1 n 0,01 mol CaCO3 100 Vì n n nên kết tủa chưa cực đại có 2 trường hợp. CaCO3 Ca(OH)2
6. số mol CO2 = tổng số mol hỗn hợp khí (CO + CH4) n CO2 +) Vì phản ứng có tạo muối CaCO 3, nhưng chưa biết tỷ lệ mol của nên có 2 n Ca(OH)2 trường hợp xảy ra ( chỉ tạo CaCO3 hoặc tạo cả 2 muối ). *Bài giải: t0 2CO + O2  2CO2 (1) t0 CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O (2) 6,72 Theo (1) và (2) : n n n = 0,3 (mol) CO2 CO CH4 22,4 25 n 0,25 (mol) CaCO3 100 Vì n n nên có 2 trường hợp: CO2 CaCO3 Trường hợp 1: CO2 còn dư. Vô lí vì phản ứng tạo muối trung hòa. Trường hợp 2: một phần CO2 đã phản ứng tạo muối Ca(HCO3)2 CO2 + Ca(OH)2  CaCO3  + H2O 0,25 0,25 0,25 (mol) 2CO2 + Ca(OH)2  Ca(HCO3)2 (0,3 – 0,25) 0,05 (mol) 0,25+0,05 C [dd Ca(OH) ]= 0,075M M 2 4 Nhận xét : Nếu n n thì luôn tạo hỗn hợp 2 muối CO2 (SO2 ) keát tuûa Ví dụ 3: Hấp thụ V (lít) SO2 ( đktc) vào 150 ml dung dịch Ba(OH)2 0,2M. Sau phản ứng, cô cạn hỗn hợp sản phẩm thu được 8,15 gam muối. Tìm V.
7. 4) Dạng 4: CO2 ( hoặc SO2) tác dụng với hỗn hợp kiềm X(OH)2 và YOH a) Phương pháp giải: Khi sục khí CO 2 ( SO2 ) vào dung dịch chứa hỗn hợp kiềm X(OH) 2 và YOH thì muối trung hòa tạo ra trước. Trình tự các phản ứng như sau: CO2 + Y(OH)2 YCO3  + H2O (1) CO2 + 2XOH X2CO3 + H2O (2) CO2 + H2O + X2CO3 2XHCO3 (3) CO2 + H2O + YCO3 Y(HCO3)2 (4) • Nhận xét: Nếu lượng kết tủa cực đại ( n n ) thì chắc chắn không có phản ứng YCO3 Y(OH)2 (4). Bài toán có 3 trường hợp: chỉ xảy ra (1) ; xảy ra (1) và (2) ; xảy ra (1),(2),(3) Nếu kết tủa không cực đại ( n n ) thì có 2 trường hợp: YCO3 Y(OH)2 +) Trường hợp1: Chỉ xảy ra (1) và Y(OH)2 chưa hết. +) Trường hợp 2: Đã xảy ra (4) và kết tủa bị hòa tan một phần. b) Các ví dụ: Ví dụ 1: Sục V lít CO 2 ( đktc) tác dụng với 4 lít dung dịch A chứa NaOH 0,05M và Ba(OH)2 0,02M thu được 5,91 gam kết tủa. Tìm V. *Phát hiện vấn đề: nBaCO nBa(OH) nên kết tủa chưa cực đại, bài toán có 2 3 2 trường hợp: hoặc chỉ xảy ra (1) hoặc đã xảy ra (4) *Bài giải: CO2 + Ba(OH)2 BaCO3  + H2O (1) CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O (2) Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3 (3) BaCO3 + CO2 + H2O Ba(HCO3)2 (4)
8. 1 0,2 n (max)= n +  n = 0,05 + 0,15 (mol) CO2 Ca(OH)2 2 KOH 2 V 0,15.22,4 3,36 CO2 (max) lít Vậy 1,12 lít < V 3,36 lít CO2 Trường hợp 3: Nếu có cả phản ứng (1),(2),(3) thì: n (max)= n +n = 0,05 + 0,2 0,25 (mol) CO2 Ca(OH)2 KOH V 0,25.22,4 5,6 CO2 (max) lít Vậy 3,36 lít < V 5,6 lít CO2 3.3 Khả năng áp dụng của giải pháp: Đề tài này tôi viết dành cho đối tượng học sinh khá, giỏi môn Hóa học cấp THCS. Qua quá trình áp dụng tôi thấy đã phát huy được tính tích cực của HS, rèn luyện tốt khả năng tư duy sáng tạo cho HS, HS tự tin hơn khi làm bài tập hóa học. Đề tài còn tạo cho HS niềm đam mê lớn đối với môn Hóa học. Tuy nhiên giáo viên cần hướng dẫn học sinh vận dụng các kỹ năng một cách hợp lý và biết kết hợp linh hoạt các mảng kiến thức hóa học cơ bản khác, khi ấy kết quả bồi dưỡng học sinh giỏi sẽ đạt kết quả như mong muốn. 3.4 Hiệu quả, lợi ích thu được của sáng kiến: Những kinh nghiệm nêu trong đề tài đã phát huy rất tốt năng lực tư duy, độc lập suy nghĩ cho đối tượng học sinh giỏi. Các em đã tích cực hơn trong việc tham gia các hoạt động xác định hướng giải và tìm kiếm lời giải cho các bài tập. Qua đề tài này, kiến thức, kỹ năng của học sinh được củng cố một cách vững chắc, sâu sắc; kết quả học tập của học sinh luôn được nâng cao. Từ chỗ rất lúng túng khi gặp các bài toán phức tạp, thì nay phần lớn các em đã tự tin hơn , biết vận dụng những kỹ năng được bồi dưỡng để giải thành thạo các bài tập một cách nhanh chóng và chính xác. Một số em đã biết giải bài tập hoá học một cách sáng tạo, có nhiều bài giải hay, nhanh và thông minh. Kết quả thực hiện đề tài : Đề tài này đã góp phần quan trọng vào kết quả bồi dưỡng học sinh giỏi của các trường Trung học cơ sở nói riêng và huyện Mỏ Cày Bắc nói chung. Nhìn chung tỉ lệ học sinh đạt giải ngày càng cao.