Mt số phơng phỏp giảI bi tập lập cụng thức phõn tử ca chất da vo thnh phần ịnh lng A- T VN : I- C S Lí LUN Trong cụng tỏc ging dy Hoỏ hc, nhim v chớnh ca giỏo viờn l truyn th kin thc c bn cho hc sinh, rốn luyn cỏc k nng, thao tỏc thc hnh thớ nghim, giỳp hc sinh nm vng c kin thc sỏch giỏo khoa. Song bờn cnh ú, mt nhim v khụng kộm phn quan trng l o to v bi dng nhõn ti cho t nc. Nhim v ú c c th hoỏ bng cỏc k thi hc sinh gii cỏc cp hng nm. Cu trỳc thi hc sinh gii ch yu l cõu hi v bi tp nõng cao, nhm chn ỳng i tng hc sinh khỏ gii. Trong Hoỏ hc c s lng kin thc mang tớnh bao quỏt, tng th ca chng trỡnh Hoỏ hc ph thụng nờn bi tp nõng cao cú th phỏt trin nhiu dng. Trong s ú, mt dng bi tp m ta thng xuyờn gp trong cu trỳc thi hc sinh gii Huyn, Tnh l: Xỏc nh cụng thc hoỏ hc ca cht. C th trong cỏc thi HSG nhng nm gn õy nm no cng cú dng bi tp ny. õy l dng bi tp khú luụn lm vng mc hc sinh, bi vy cỏc em thỏo g c vng mc ny, trong quỏ trỡnh dy bi dng tụi ó tỡm hiu, nghiờn cu a ra phng phỏp gii. Cỏch thc khai thỏc suy lun lụ gớc loi tr cỏc trng hp v chn c tờn cht. Theo tụi, cú th phõn chia dng ny thnh hai dng bi tp nh nh sau: 1- Xỏc nh cht da vo thnh phn nh tớnh. 2- Xỏc nh cht da vo thnh phn nh lng. õy tụi ch xin trỡnh by c th hoỏ dng bi tp xỏc nh cht da vo s phõn tớch nh lng II-C S THC TIN - Qua quỏ trỡnh nghiờn cu ó giỳp tụi hon thin hn v cụng tỏc bi dng hc sinh gii. - i vi hc sinh: Giỳp cỏc em bit phõn chia ra tng dng nh v nh hng c phng phỏp gii loi bi tp ny. Trc tỡnh hỡnh chung hin nay. Vic ỏp dng khoa hc k thut vo sn xut v i sng ngy nay cng phỏt trin mnh v m rng. Do ú vic ci thin cỏc trang thit b, dng c mỏy múc. Vic a cụng ngh tiờn tin vo mi lnh vc nhm phỏt trin kinh t, bo v an ninh quc phũng l rt cn thit. t c mc tiờu ú thỡ mi quc gia phi nh hng o to nhõn ti t trong trng hc theo cỏc chuyờn ngnh khỏc nhau. Chuyờn ngnh hoỏ hc l mt trong nhng chuyờn ngnh cú nhiu ng dng trong thc tin cuc sng. Nú phc v cho nhiu chuyờn ngnh khỏc phỏt trin. Vỡ vy mt vic rt cn thit l ngay t cp Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng cơ sở trong hệ thống trường học phổ thông nên hình thành và đào tạo khối mũi nhọn bộ môn hoá học. B – GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I- TÌNH HÌNH THỰC TIỄN. Mặc dù vậy trong bộ môn Hoá học nói riêng, khi giải đề thi học sinh giỏi các em vẫn còn nhiều vướng mắc. Đặc biệt là khi gặp bài tập dạng xác định chất dựa vào sự phân tích thành phần định lượng. Cụ thể khảo sát về chất lượng làm bài dạng này khi chưa áp dụng đề tài này vào giảng dạy như sau: Cách giải khoa học và đúng kết quả giải không khoa học nhưng đúng kết quả Không giải được và giải sai Số lượng 0 6 24 Tỷlệ % 0% 20% 80% II. NGUYÊN NHÂN : Nguyên nhân dẫn đến thực tiễn đó. Một số nguyên nhân cơ bản là: - Đây là dạng bài tập khó không có cách giải mẫu mực. - Khả năng tư duy suy luận lô gíc của học sinh còn chưa cao, ỉ lại - Việc nắm kiến thức cơ bản của học sinh còn chưa chắc chắn. - Kỹ năng giải bài tập dạng này chưa cao. - Đây là dạng bài tập ít thấy trong quá trình học ở SGK nên đều mới với giáo viên và HS. III. GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC: Kỹ năng được hình thành là do rèn luyện, vậy rèn luyện học sinh ở dạng bài tập này là như thế nào? Theo tôi nên phân chia nhỏ dạng để học sinh dễ tiếp cận nắm được cách giải cụ thể. Dạng này tôi chia làm hai dạng nhỏ như sau: a) Dựa vào thành phần định lượng để xác định các chất trên chuỗi phản ứng chữ cái. b) Phân tích định lượng, dựa vào phản ứng hóa học để xác định một (hoặc vài chất trong hỗn hợp). Ở mỗi dạng đều giới thiệu những bước cơ bản để học sinh định hướng giải. * Yêu cầu: + Nắm vững tính chất lý hoá của các chất đã học + Nắm chắc cách giải bài tập cơ bản 2 (kiềm) Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng + Chịu khó tư duy lô gíc - sáng tạo khi giải. Vận dụng linh hoạt nhiều phương pháp. * Lưu ý: Các ví dụ đều lấy trong các đề luyện thi học sinh giỏi. 1- Dạng bài tập dựa vào thành phần định lượng để xác định các chất trên chuỗi phản ánh chữ cái. Một số ví dụ cụ thể. Bài tập 1: Khi nung nóng một lượng cân của một chất rắn A tạo ra 0,6 g chất rắn B và khí C. Sản phẩm B của sự phân huỷ được mang hoà tan hoàn toàn vào nước tạo ra dung dịch chứa 0,96g chất G dư. Sản phẩm khí C cho đi qua dung dịch chất Đ dư tạo ra 2,76g chất E. Khi cho tương tác dung dịch nước của chất này với chất G tạo ra chất A và Đ . Hãy cho biết các chất A, B, C, Đ, G, E là những chất nào.Viết phương trình phản ứng tương ứng. Hướng dẫn: (ở đây tôi không giải cụ thể mà chỉ hướng dẫn học sinh tìm tòi lời giải) - Giáo viên hướng dẫn cho học sinh phân tích đề, ví dụ: Nhiệt phân chất A → B ( rắn) .+ C ( khí), thì A thuộc loại hợp chất nào? (A phải là muối bị phân huỷ) Hơn nữa B + H 2 O → d 2 G, suy ra (B là oxit bazơ và C là một oxit axit) B là oxit của nhóm kim loại nào ? ( B phải là oxit của kim loại kiềm hoặc kiềm thổ, vì các bazơ khác không tan), d 2 G thuộc loại hợp chất nào? (kiềm) - Lập sơ đồ định lượng: A o t 0,6 g oxit bazơ + oxit axit C +H 2 O +d 2 Đ (dư) 0,96g d 2 chất G 2,76 g d 2 chất E A + Đ - Vì B có 2 khả năng nên phân chia trường hợp. 3 Cách giải: - Dựa vào dữ kiện đề cho, ( đặc biệt lưu ý đến tỉ lệ về lượng) để lập ra sơ đồ mối quan hệ giữa các chất, tính toán định lượng liên quan. - Phân chia trường hợp ( kết hợp với phân tích định tính) để loại trừ các hợp chất có liên quan, tìm ra tên các chất. - Viết phương trình biểu diễn mối quan hệ các chất. → OM n 2 = OH n 2 = mol02,0 18 6,096,0 = − OM M 2 = 30 02,0 6,0 = → M = 7 ⇒ Liti Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng * Trường hợp 1: B là oxit của kim loại kiềm + Ký hiệu B là: M 2 O + Viết phương trình: ( M 2 O + H 2 O = 2MOB ) (*) + Suy nghĩ gì về lượng của B và G? (tìm được lượng nước) + lập tỷ lệ số mol theo lượng nước? (theo phản ứng (*)) 1 mol M 2 O → 1 mol H 2 O + Từ số mol, khối lượng B, tìm ra M? * Trường hợp 2: B là oxit của kiềm thổ Ký hiệu: MO - Thực hiện tương tự trường hợp 1 → M = 14 (loại) Vậy A là muối của Li, nhưng A thoã mãn những muối nào? ( A có thể là Li 2 CO 3 hoặc Li 2 SO 3 , vì các muối còn lại của Li không phân huỷ) Suy ra các chất B, C, G ? + Dung dịch Đ tác dụng được vơí CO 2 hoặc (SO 2 ) thì Đ là những chất nào? + Xét các trường hợp của Đ và của C Gồm các trường hợp sau: Gọi M là nguyên tố kim loại trong dung dịch Đ, có hoá trị n) 1) M(OH) n + CO 2 → 2) M(OH) n +SO 2 → 3) M 2 (CO 3 ) n + CO 2 + H 2 O → 4) M 2 (SO 3 ) n + SO 2 + H 2 O → khi xét các trường hợp trên, dựa vào lượng của C và Đ Suy ra khối lượng mol của kim loại M. + Ví dụ xét trường hợp 1. 2 M(OH) n + nCO 2 → M 2 (CO 3 ) n + nH 2 O Số mol CO 2 là 0,02 mol Suy ra n COM n )( 3 2 = )( 02,0 mol n Ta có: M = m : n → 2M + 60n = 138 02,0 76,2 = ⇒ M = 69 - 30n 4 (B là Li 2 O có n = 0,02mol , C là CO 2 hoặc SO 2 có n = 0,02 mol → n A = 0,02 mol Đ là kiềm hoặc muối ( = CO 3 ; = SO 3 tan) n = 1 M = 39 → Kaly Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng * n = 2,3 đều loại + Các trường hợp còn lại xét tương tự, kết quả đều không phù hợp suy ra Đ là KOH , E là K 2 CO 3 . + Các phản ứng xảy ra là: Li 2 CO 3 o t Li 2 O + CO 2 (1) Li 2 O + H 2 O → LiOH (2) CO 2 + 2KOH → K 2 CO 3 + H 2 O (3) K 2 CO 3 + 2 LiOH → Li 2 CO 3 + 2KOH (4) Vì Li 2 CO 3 ít tan hơn K 2 CO 3 nên phản ứng (4) xảy ra Bài tập 2: Ba nguyên tố A, B, X thuộc cùng 1 nhóm các nguyên tố của hệ thống tuần hoàn, tổng số thứ tự của 2 nguyên tố đầu và cuối trong bảng hệ thống tuần hoàn là 76. Muối của axit Nitric được tạo thành từ các nguyên tố đó, thường sử dụng để nhuộm màu lửa của pháo bông, pháo hoa thành màu đỏ và dung dịch của nó có môi trường trung tính. Xác định các nguyên tố A,B, X và vị trí của nó trong bảng hệ thống tuần hoàn. Hướng dẫn: - Khi giải học sinh cần phải chú ý đến các đặc tính như: màu lửa, môi trường trung tính, tổng số thứ tự trong bảng hệ thống tuần hoàn + Muối ( - NO 3 ) của A, B, X có môi trường trung tính thì A,B,X phải thuộc loại nào? - Số thứ tự (STT) STT ( A) + STT(X) = 76 Suy ra điều gì? - Màu ngọn lửa đỏ, đó là hợp chất của nguyên tố nào? - Từ đó sẽ xảy ra các cặp nào? ( Lưu ý: STT A + STT X = 76) + Vì gốc - NO 3 là gốc axit mạnh nên A, B, X phải là những kim loại mạnh suy ra A, B, X chỉ có thể là kim loại kiềm hoặc kim loại kiềm thổ - vì các nhóm còn lại không có đủ 3 kim loại đều mạnh. + STT (A) + STT(X) = 76 suy ra STT của các kim loại < 76 + Màu lửa đỏ để nhuộm pháo bông là Stronti(Sr) = 38 + trong nhóm II A chỉ có STT ( Ca) + STT ( Ba) = 20 + 56 = 76 5 Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng Vật A là Ca, B là Sr, X là Ba 2- Dạng bài tập xác định công thức phân tử của một chất dựa vào sự phân tích định lượng. Bài toán1: Hợp chất được tạo thành bởi 3 nguyên tố có khối lượng 10,8g, người ta xử lý cẩn thận bằng Cl 2 . Khi đó thu được hỗn hợp 2 Clorua và hydroclorua mà từ đó có thể điều chế được 400 g dung dịch HCl 7,3%. Khối lượng tổng của clorua tạo thành là 38,4g. Xác định công thức của hợp chất đầu. Nếu biết một trong các nguyên tố có phần khối lượng trong hợp chất đều là 42,6%, còn trong clorua của nguyên tố đó 39,3%. Giải: - Khi xử lý hợp chất bằng Cl 2 tạo ra HCl - hợp chất có nguyên tố H - Giả sử hợp chất có dạng A x B y H z - Ta có m HCl = 400 x 7,3% = 29,2(g) ⇒ n HCL = 5,36 2,29 = 0,8(mol) ⇒ n H = 0,8(mol) → m H = 0,8 (g) Khối lượng của nguyên tố A và B là 10,8 - 0,8 = 10(g) Giả sử trong hợp chất đâù nguyên tố A chiếm 42,6 % ta có: )(6,4 100 6,42 8,10 gm m A A =→= 6 Cách giải: - B 1 : Lập công thức tổng quát dạng A x B y C z - B 2 : Dựa vào các dữ kiện ( chủ yếu đến các thành phần định tính của đề, biện luận để xác định dạng của hợp chất cần tìm.) - B 3 : Dựa vào thành phần định lượng, biện luận, chia trường hợp để loại trừ các hợp chất có liên quan. - B 4 : Dựa vào tỷ lệ về lượng để lập ra công thức cần tìm. * Chú ý: Trên đây chỉ là 4 bước cơ bản được đúc rút từ kinh nghiệm thực tế khi giải đề thi , trong khi làm cần phải linh hoạt để khai thác các dữ kiện và kết hợp nhiều phương pháp mang tính sáng tạo để giải. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng Mặt khác, gọi công thức muối clorua của A là ACl n → nM nM M A A A 98,22 100 3,39 5,35 =→= + + n = 1 → M A = 23 → A là Na + n = 2 → M A = 46 → (loại) + n = 3 → M A = 69 → (loại) + + Các giá khác đều không thoã mãn. Vậy trong hợp chất đầu phải có Na. → n A = n Na = 23 6,4 = 0,2 (mol) → m NaCl = 0,2 x 58,5 = 11,7 (g) Suy ra m B = 10,8 - m Na - m H = 5,4 (g) Giả sử muối clorua của B có dạng BCl m ta có: khối lượng là:38,4 - 11,7 = 26,7(g) Trong đó 26,7 g muối có 5,4 g nguyên tố B → 7,26 4,5 = mM mM M B B B 9 5,35 =→ + + m = 1 → M B = 9 → B là Beri ( Be) khi đó hợp chất có dạng: Na x Be y H z → hợp chất này không tồn taị. + m = 2 → M B = 18 (loại) + m = 3 → M B = 27 → B là Al khi đó hợp chất có dạng: Na x Al y H z . Số mol Al là: n Al = 27 4,5 = 0,2 (mol) Ta có: x : y : z = 0,2 : 0,2 : 0,8 = 1 : 1 : 4 Vậy Công thức hợp chất là: NaAlH 4 Các giá trị khác của m không thoã mãn. Bài toán 2 : Dùng 1,568 l H 2 phản ứng đủ với 4 g hỗn hợp hai oxit thu được m gam hai kim loại A và B. Cho m gam A và B ở trên vào dung dịch HCl dư tạo ra 0,896l H 2 và còn 0,64g kim loại A hoá trị II. Cho A phản ứng hết với H 2 SO 4 đặc nóng thu được 0,224l SO 2 .Các thể tích khí đo ở đktc . a) Tìm m = ? b) Tìm công thức của hai oxit trên. Giải: 7 Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng a) + A có hoá trị II → oxit là AO + B có hoá trị n → oxit là B 2 O n + 2 H n = )(07,0 4,22 508,1 mol= Phản ứng: H 2 + AO → A + H 2 O (1) nH 2 + B 2 O n → 2B + nH 2 O (2) Theo (1) và (2) : OH n 2 = 2 H n → OH m 2 = 0,07 . 18 = 1,26 (g) → m (A, B) = 4 + 0,14 - 1,26 = 2,88 (g) b) A phản ứng với H 2 SO 4 A + 2H 2 SO 4 → ASO 4 + 2H 2 O + SO 2 (3) Theo (3) ta có: n A = 2 SO n = 0,01 (mol) Suy ra M A = 64 01,0 64,0 = → A là Cu và oxit của A là CuO Khối lượng B là: 2,28 - 0,64 = 2,24 (g) 2 H n sinh ra là: )(04,0 4,22 896,0 mol= - Phản ứng B với HCl là: B + nHCl → BCl n + 2 2 H n (4) Theo (4) : n B = )( 08,0 mol n Suy ra: M B = n n 28 08,0 .4,22 = + n = 1: → M B = 28 (loại) + n = 2: → M B = 56 ( vậy B là Fe) + n = 3: → M B = 84 ( loại) Vậy B là Fe. Trong muối clorua Fe có hóa trị II, nhưng oxit có thể ở hoá trị khác.Do đó công thức oxit là : Fe x O y Khối lượng Fe x O y là 4 (g) - m CuO = 4 - 0,01 . 80 = 3,2(g) Phản ứng: Fe x O y + yH 2 o t xFe + yH 2 O (5) 8 Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng Số mol H 2 ở phản ứng (5) là: 0,07 - 0,01 = 0,06 (mol) Theo (5): n Fe x O y = mol y 06,0 ⇒ 56x + 16 y = 06,0 2,3 y ⇒ 3,36 x = 2,24y ⇒ x : y = 2 : 3 Công thức oxit sắt là: Fe 2 O 3 IV- KẾT QUẢ: Sau thời gian áp dụng đềt tài này vào giảng dạy tôi thấy chất lượng học sinh được nâng cao lên rõ rệt. Hiểu và giải thông thạo Biết cách giải nhưng chưa thành thạo Chưa biết cách giải Số lượng 17 13 0 Tỷ lệ 57% 43% 0% Cụ thể trong năm học 2005 - 2006 chỉ có 3 em đạt học sinh giỏi cấp Huyện nhưng năm nay 2006 - 2007 có được 6 em đạt học sinh giỏi cấp Huyện đạt100% C - KẾT LUẬN: Qua kết quả của việc áp dụng tài liệu này vào giảng dạy tôi thấy rằng muốn đạt được kết quả cao trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi , trước hết người thầy phải cần mẫn chịu khó,nhưng mang tính sáng tạo trong việc hướng dẫn ôn tập cho học sinh . Về phía học sinh phải nắm vững kiến thức cơ bản , say xưa với bộ môn. biết cách khai thác triệt để các dữ kiện của đề cho. Khi chưa tìm được hướng giải cần đặt các câu hỏi trước các dữ kiện để suy luận, không được chán nản. Dù cho cách em sống ở vùng nông thôn và học ở một trường nghèo về cơ sở vật chất. Nhưng những khám khá về hoá học mà cô trò tìm ra sẽ làm các em yêu môn học, yêu quê hương đất nước và có nhiều mơ ước cho tương lai sau này các em sẽ được học ở các khối khoa học tự nhiên, chắp cánh cho những ước mơ hoài bão để trở thành những kĩ sư, bác sĩ hoặc những người giáo viên đứng trên mục giảng và tôi mong rằng sáng kiến này sẽ giúp các em giải bài tập hoá học về lập công thức đơn giản và khoa học hơn. D - NHŨNG KIẾN NGHỊ ĐỀ XUẤT: 9 Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng - Để có thể đạt được kết quả cao trong các kỳ thi học sinh giỏi Huyện và Tỉnh, theo tôi: các địa phương cần có sự quan tâm hơn nữa để các trường cơ sở có thể tạo ra những lớp mũi nhọn, tập hợp được nhiều học sinh khá, thuận lợi cho việc bồi dưỡng chuyên môn. - Mong rằng tài liệu nhỏ này sẽ được đông đảo các bạn đồng nghiệp tham gia góp ý kiến để có thêm kinh nghiệm trong việc bồi dưỡng học sinh. - Dạng lập công thức của chất dựa vào phân tích định tính sẽ được giới thiệu trong đề tài sáng kiến kinh nghiệm năm sau. Xin chân thành cảm ơn 10 . thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng Vật A là Ca, B là Sr, X là Ba 2- Dạng bài tập xác định công thức phân tử của một chất dựa vào sự phân tích định lượng. Bài toán1: Hợp chất được. kết hợp nhiều phương pháp mang tính sáng tạo để giải. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng Mặt khác, gọi công thức muối clorua của A là ACl n → . giải bài tập cơ bản 2 (kiềm) Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng + Chịu khó tư duy lô gíc - sáng tạo khi giải. Vận dụng linh hoạt nhiều phương pháp. *