Tài liệu Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_skkn hóa học thcs

Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS A.ĐẶT VẤN ĐỀ. Ở cấp THCS học sinh bắt đầu bộc lộ khả năng tư duy và phất triển tư duy lô gic. Hoá học là một môn khoa học tự nhiên có nhiều thú vị nhưng cũng không ít khó khăn cho học sinh . Thực trạng dạy học môn hoá học ở bậc trung học cơ sở còn gặp nhiều khó khăn, do học sinh mới làm quen với bộ môn và mặt bằng trình độ học sinh không đồng đều. Một phần còn có một bộ phận học sinh chưa chịu khó trong tư duy. Việc học tập của học sinh chỉ dừng lại ở mức độ giải các bài tập ở sách giáo khoa mà chưa có khả năng tìm tòi giải các dạng toán phát triển cao hơn. Vì vậy khi bắt gặp bài tập khá phức tạp học sinh lúng túng khó tìm được mối liên hệ giữa các kiến thức đã học và tư duy sáng tạo để giải quyết vấn đề. Trong thực tế các em không biết hướng giải như thế nào và bắt đầu từ đâu? Khi giải các bài tập hoá học việc vận dụng linh hoạt sáng tạo các kiến thức cơ bản, kết hợp với tư duy sáng tạo đúng lúc đúng chỗ, tạo điều kiện cho ta vô hiệu hoá được tính phức tạp của bài toán và tìm ra phương pháp giải đơn giản, ngắn gọn phù hợp với thời gian ngắn nhất. Trong phạm vi bài viết này tôi xin đề cập đến phương pháp : “ Giải bài toán tìm công thức của các chất bằng phương pháp khối lượng mol trung bình. ”  Phạm vi áp dụng: đối với những bài tập hỗn hợp các chất có tính chất hoá học tương tự nhau cùng tác dụng với một chất khác.  Đối tượng áp dụng: học sinh khá và giỏi. Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS B. NỘI DUNG 1. Phương pháp chung Khi gặp các bài tập xác định công thức phân tử của các chất , với những bài toán đơn giản có thể đặt ẩn số rồi dựa vào dữ kiện bài ra tính Tính trực tiếp khối lượng mol chất M từ đó suy ra tên kim loại, phi kim…( đối chiếu theo phương trình hoá học hoặc giải phương trình bậc nhất một ẩn, hoặc giải hệ phương trình bậc nhất hai ẩn. Song có những bài toán khi giải theo phương pháp thông thường sẽ xuất hiện nhiều ẩn và việc giải phương trình ghép ẩn số rất phức tạp dài dòng và đôi khi còn không tìm được nghiệm. Khi gặp trường hợp đó nếu biết vận dụng khéo léo phương pháp khối lượng mol trung bình thì bài toán trở nên đơn giản và ngắn gọn. Bài tập xác định tên kim loại, phi kim hay hợp chất thường được quy về các dạng sau: Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS - Tính trực tiếp khối lượng mol chất từ đó suy ra tên kimloại, phi kim( đối chiếu với bảng tuần hoàn) - Tìm khoảng xác định của M ( a< M < b) để biện luận đối chiếu với đề bài từ đó xác định chất. - Lập biểu thức liên hệ giữa M và hoá trị nguyên tố biện luận xác định tên nguyên tố…. Nếu nắm chắc phương pháp khối lượng mol trung bình thì sẽ vô hiệu hoá những bài toán hóc búa, lúc đó ta cảm thấy thú vị như đã tìm ra được “ chiếc chìa khoá vạn năng ” để mở những cánh cửa của bài toán khó tính . 2. Một số ví dụ Ví dụ 1 Hoà tan 4 gam hỗn hợp Fe và một kim loại M hoá trị hai vào dung dịch HCl thu được 2,24 lit H 2 (đktc) . Xác định tên kim loại M, biết khi hoà tan 2,4 gam M vào 500ml dung dịch HCl 1M thì dung dịch thu được làm quỳ tím hoá đỏ. Giải Vì Fe và M khi tác dụng với HCl đều thu được muối của kim loại hoá trị 2. Gọi A là kim loại trung bình của Fe và M. A + 2HCl  ACl2 + H2 n A n H   A 2  2,24 0,1( mol ) 22,4 4 40( gam / mol ) 0,1 Vì Fe = 56 > A nên M < 40 (1) Theo phản ứng và bài ra ta có: Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS 1 1  x0,5 x1 0,25mol n HCl 2 2 (2) 2,4  M  9,6 0,25 n M  Kết hợp (1) và (2) ta có 9,6< M< 40 và M là kim loại có hoá trị 2 . Vậy M là Mg. Với bài toán này nếu giải theo phương pháp thông thường thì học sinh sẽ gọi x,y,M là số mol của Fe, M và khối lượng mol của M và dựa vào bài ra sẽ lập được hệ phương trình như sau: 56x + yM =4 x + y = 0,1 y< 0,25 và M> 9,6 và việc giải hệ phương trình này và biện luận nghiệm thì thật là phức tạp và hầu như bế tắc không tìm ra đáp số hoặc nếu tìm được thì cũng rất dài dòng. Vậy mà khi sử dụng phương pháp khối lượng mol trung bình thì giải bài toán rất đơn giản và ngắn gọn. Ví dụ 2 Hoà tan hoàn toàn 7,2 gam hỗn hợp A gồm hai muối cacbonat của hai kim loại kiềm thổ thuộc 2 chu kì liên tiếp bằng dung dịch H2SO4 loãng thì thu được khí B . Cho khí B hấp thụ hết vào 450 ml dung dịch Ba(OH)2 0,2M thu được 15,76 gam kết tủa. Xác định tên của 2 kim loại trong hỗn hợp A. Giải Gọi MCO3 là công thức trung bình của hai muối và x là tổng số mol của hai muối.Ta có phương trình hoá học : MCO3 + H2SO4  MSO4 + CO2 + H2O xmol x mol Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS Theo bài ra nBa(OH ) nBaCO 2 0,45.0,2 0,09mol 15.76  0,08mol 3 197 Khi cho x mol CO2 hấp thụ hết vào 0,09 mol Ba(OH)2 tạo ra 0,08 mol BaCO3 sẽ có hai khả năng xẩy ra: a, Ba(OH)2 dư nên chỉ tạo ra được một muối BaCO3 CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O 0,08mol 0,08mol Ta có: x= 0,08 và x(M +60) = 72 => M = 30g/mol. Hai kim loại kiềm thổ kế tiếp phải là Mg(24) < 30< Ca(40). b, CO2 và Ba(OH)2 vừa hết để tạo ra hai muối với số mol là a và b CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O amol amol amol 2CO2 + Ba(OH)2  Ba(HCO3)2 2b mol b mol b mol a + b = 0,09 và a= 0,08 suy ra b= 0,01 Số mol CO2 = x= a+ 2b = 0,08 + 2. 0,01 = 0,1 mol. Ta có: x(M+60) = 72 và x=0,1 suy ra M = 12g/mol Hai kim loại kế tiếp là Be(9) và Mg(24) Ví dụ 3 Hoà tan hoàn toàn 17,94 gam hỗn hợp hai kim loại kiềm A và B có khối lượng bằng nhau vào 500 gam nước thu được dung dịch C có D= 1,03464g/ml. Xác định A và B. Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS Giải Gọi M là kim loại trung bình của A và B ( A14,5. Vậy điều kiện của A là 14,5< A < 28,9 và A là kim loại kiềm, nên Alà Nat ri Na. Ta có: 8,97 n A  23 0,39mol suy ra : nB 0,62  0,39 0,23mol MB  8,97 39 0,23 Vậy B là kali K. Ví dụ 4 Hoà tan một ít hỗn hợp X gồm 2 kim loại kiềm A và B thuộc 2 chu kì - liên tiếp trong bảng tuần hoànvào nước thu được dung dịch Y và Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS 0,336 - lit H2(đktc). Cho HCl dư vào dd Y và cô cạn thu được 2,075gam muối - khan. Xác định kimloại A và B? Giải Gọi M là kim loại trung bình của A và B ( A 3,5 nhưng vì số nguyên tử Cacbon không quá 4 nên chỉ có một chất là C4H8 Vậy có hai cặp nghiệm C2H4 và C4H8 ; C3H6 và C4H8.. Ví dụ 8 Đốt cháy hoàn toàn 3,36 lít hỗn hợp 2 anken thể khí liên tiếp trong dãy đồng đẳng, thu được 7,84 lít CO2 ( các khí đo ở đktc). Xác định hai chất trong hỗn hợp. Giải Số mol hỗn hợp là: 3,36 : 22,4 = 0,15 mol Số mol CO2 là: 7,84 : 22,4 = 0,35 mol. Đặt công thức phân tử trung bình của hai anken là C n H 2n ta có: C n H 2n + 0,15mol 3n 2 O2  n CO2 + 0,15 n mol n H2O Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS Ta có: 0,15 n = 0,35  n = 2,3 Vậy n =2 và n = 3 và hai anken đó là C2H4 và C3H6. Ví dụ 9 Cho 2,84 gam hỗn hợp hai rượu liên tiếp trong dãy đồng đẳng của rươụ etylic tác dụng với kim loại Natri vừa đủ, tạo ra 4,6 gam chất rắn và V lít Hiđro (đktc). Tính V và tìm công thức phân tử của 2 rượu. Giải Đặt n là số nguyên tử cacbon trung bình của hai rượu, ta có công thức phân tử trung bình của 2 rượu là C n H 2n  1 OH . Gọi x là tổng số mol của 2 rượu C n H 2n  1 OH + Na  C n H 2n  1 ONa + x mol x mol x 2 1 2 H2 mol Ta có: ( 14 n + 18) x = 2,84 (14 n + 40) x = 4,6 Giải hệ trên ta có x= 0,08 và n = 1,25 Vậy V = 22,4 . 0,04 = 0,896 (lít) Số nguyên tử C trung bình là 1,25 nên có một rượu có 1 nguyên tử C và rượu còn lại có 2 nguyên tử C Công thức của hai rượu là CH3OH và C2H5OH Ví dụ 10 Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp hai rượu thuộc dãy đồng đẳng của - rượu etylic thu được 70,4 gam CO2 và 39,6 gam H2O. Tính a và xác định công thức phân tử của hai rượu. Biết tỉ khối hơi của mỗi rượu so với oxi đều nhỏ hơn 32. Giải Đặt công thức phân tử trung bình của 2 rượu là C n H 2n  1 OH và gọi x là tổng số mol của hai rượu.Ta có phương trình hoá học : C n H 2n  1 OH + 3n 2 O2  x n Ta có nCO 2 nx  n 70,4 1,6 44 39,6 H 2O (n 1) x  2,2 18 Từ (2)  n CO2 + ( n +1) H2O x ( n +1) x (1) (2) x + x = 2,2  x = 2,2 Từ (1)  n n = n x = 2,2 – 1,6 = 0,6 1,6 2,67 0,6 Rượu có số nguyên tử C< 2,67 là CH3OH và C2H5OH Rượu có số nguyên tử C > 2,67 là C3H7OH và C4H9OH… M ruou M ruou  Nhưng 32 MO  2 suy ra M ruou  64 2 Vậy có hai cặp nghiệm là a) CH3OH và C3H7OH b) C2H5OH và C3H7OH Và a = ( 14 n + 18) x = ( 14. 2,67 + 18) . 0,6 = 32(g) Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS C. KẾT LUẬN Qua việc áp dụng phương pháp khối lượng mol trung bình vào giải các bài tập hoá học cho học sinh THCS , đặcbiệt trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi, tôi thấy có những kết quả tốt. Khi hình thành được cho học sinh kỹ năng phân tích tìm tòi để giải bằng phương pháp này thì các em tiếp thu nhanh, nhận dạng tốt và giải bài toán rất hiệu quả. Cũng nhờ đó các em phát triển được năng lực tư duy logic khả năng lập luận chặt chẽ, kỹ năng trình bày bài toán. Quan trọng hơn là học sinh có ý thức khám phá, có hứng thú và thêm yêu bộ môn hoá học, đồng thời chất lượng cũng được nâng cao. Đây cũng là một thuận lợi tạo nền móng cho việc áp dụng kết hợp nhiều phương pháp giải bài tập hoá học khác và tạo đà cho việc học những kiến thức ở bậc học cao hơn. Trong mỗi bài toán trên còn có những cách giải khác và có thể là những phương pháp hay hơn, người viết cũng rất mong được bổ sung và nhận được tín hiệu hồi âm từ bạn đồng nghiệp để nhằm hoàn thiện kỹ năng, trau dồi nghiệp vụ để có nhiều kinh nghiệm trong giảng dạy. Xin chân thành cảm ơn. Tháng tư năm 2009 Giải bài toán bằng phương pháp khối lượng mol trung bình_SKKN hóa học THCS