Đề tài Kinh nghiệm Bồi dưỡng một số kỹ năng biện luận tìm công thức hóa học

A- PHẦN MỞ ĐẦU I- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Dạy và học hóa học ở các trường hiện nay đã và đang được đổi mới tích cực nhằm góp phần thực hiện thắng lợi các mục tiêu của trường THCS. Ngoài nhiệm vụ nâng cao chất lượng hiểu biết kiến thức và vận dụng kỹ năng, các nhà trường còn phải chú trọng đến công tác bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp; coi trọng việc hình thành và phát triển tiềm lực trí tuệ cho học sinh. Đây là một nhiệm vụ không phải trường nào cũng có thể làm tốt vì nhiều lý do. Có thể nêu ra một số lý do như: do môn học mới đối với bậc trung học cơ sở nên kiến thức kỹ năng của học sinh còn nhiều chỗ khuyết; một bộ phận giáo viên chưa có đủ các tư liệu cũng như kinh nghiệm để đảm nhiệm công việc dạy học sinh giỏi … Trong những năm gần đây, vấn đề bồi dưỡng học sinh dự thi học sinh giỏi cấp tỉnh được phòng giáo dục đặc biệt quan tâm, được các nhà trường và các bậc cha mẹ học sinh nhiệt tình ủng hộ.Giáo viên được phân công dạy bồi dưỡng đã có nhiều cố gắng trong việc nghiên cứu để hoàn thành nhiệm vụ được giao. Nhờ vậy số lượng và chất lượng đội tuyển học sinh giỏi của huyện đạt cấp tỉnh khá cao. Tuy nhiên trong thực tế dạy bồi dưỡng học sinh giỏi còn nhiều khó khăn cho cả thầy và trò. Nhất là những năm đầu tỉnh ta tổ chức thi học sinh giỏi hóa học cấp THCS. Là một giáo viên được thường xuyên tham gia bồi dưỡng đội tuyển HS giỏi, tôi đã có dịp tiếp xúc với một số đồng nghiệp trong tổ, khảo sát từ thực tế và đã thấy được nhiều vấn đề mà trong đội tuyển nhiều học sinh còn lúng túng, nhất là khi giải quyết các bài toán biện luận. Trong khi loại bài tập này hầu như năm nào cũng có trong các đề thi tỉnh. Từ những khó khăn vướng mắc tôi đã tìm tòi nghiên cứu tìm ra nguyên nhân (nắm kỹ năng chưa chắc; thiếu khả năng tư duy hóa học,…) và tìm ra được biện pháp để giúp học sinh giải quyết tốt các bài toán biện luận. Với những lý do trên tôi đã tìm tòi nghiên cứu, tham khảo tư liệu và áp dụng đề tài: “ BỒI DƯỠNG MỘT SỐ KỸ NĂNG BIỆN LUẬN TÌM CÔNG THỨC HÓA HỌC CHO HỌC SINH GIỎI ” nhằm giúp cho các em HS giỏi có kinh nghiệm trong việc giải toán biện luận nói chung và biện luận tìm CTHH nói riêng. Qua nhiều năm vận dụng đề tài các thế hệ HS giỏi đã tự tin hơn và giải quyết có hiệu quả khi gặp những bài tập loại này. II-MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: 1-Nghiên cứu các kinh nghiệm về bồi dưỡng kỹ năng hóa học cho học sinh giỏi lớp 9 dự thi tỉnh. 2-Nêu ra phương pháp giải các bài toán biện luận tìm CTHH theo dạng nhằm giúp học sinh giỏi dễ nhận dạng và giải nhanh một bài toán biện luận nói chung, biện luận tìm công thức hóa học nói riêng. III-ĐỐI TƯỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU: 1- Đối tượng nghiên cứu : Đề tài này nghiên cứu các phương pháp bồi dưỡng kỹ năng biện luận trong giải toán hóa học ( giới hạn trong phạm vi biện luận tìm CTHH của một chất ) 2- Khách thể nghiên cứu : Khách thể nghiên cứu là học sinh giỏi lớp 9 trong đội tuyển dự thi cấp tỉnh. IV-NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU: Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài này nhằm giải quyết một số vấn đề cơ bản sau đây : 1-Những vấn đề lý luận về phương pháp giải bài toán biện luận tìm CTHH; cách phân dạng và nguyên tắc áp dụng cho mỗi dạng. 2-Thực trạng về trình độ và điều kiện học tập của học sinh. 3-Từ việc nghiên cứu vận dụng đề tài, rút ra bài học kinh nghiệm góp phần nâng cao chất lượng trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi tại huyện Đak Pơ. V- PHẠM VI NGHIÊN CỨU: Do hạn chế về thời gian và nguồn lực nên về mặt không gian đề tài này chỉ nghiên cứu giới hạn trong phạm vi huyện ĐakPơ. Về mặt kiến thức kỹ năng, đề tài chỉ nghiên cứu một số dạng biện luận tìm CTHH ( chủ yếu tập trung vào các hợp chất vô cơ ). VI- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 1- Phương pháp chủ yếu Căn cứ vào mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu, tôi sử dụng phương pháp chủ yếu là tổng kết kinh nghiệm, được thực hiện theo các bước: · Xác định đối tượng: xuất phát từ nhứng khó khăn vướng mắc trong những năm đầu làm nhiệm vụ bồi dưỡng HS giỏi, tôi xác định đối tượng cần phải nghiên cứu là kinh nghiệm bồi dưỡng năng lực giải toán biện luận cho học sinh giỏi. Qua việc áp dụng đề tài để đúc rút, tổng kết kinh nghiệm. · Phát triển đề tài và đúc kết kinh nghiệm : Năm học 1999-2000, năm đầu tiên Tỉnh tổ chức thi học sinh giỏi bộ môn hóa học lớp 9, chất lượng HS còn nhiều yếu kém; phần đông các em thường bế tắc trong khi giải các bài toán biện luận. Trước thực trạng đó, tôi đã mạnh dạn áp dụng đề tài này. Trong quá trình vận dụng đề tài, tôi đã suy nghĩ tìm tòi, học hỏi và áp dụng nhiều biện pháp. Ví dụ như : tổ chức trao đổi trong tổ bồi dưỡng, trò chuyện cùng HS, thể nghiệm đề tài, kiểm tra và đánh giá kết quả dạy và học những nội dung trong đề tài. Đến nay, trình độ kỹ năng giải quyết toán biện luận ở HS đã được nâng cao đáng kể. 2-Các phương pháp hỗ trợ Ngoài các phương pháp chủ yếu, tôi còn dùng một số phương pháp hỗ trợ khác như phương pháp nghiên cứu tài liệu và điều tra nghiên cứu: Đối tượng điều tra: Các HS giỏi đã được phòng giáo dục gọi vào đội tuyển, đội ngũ giáo viên tham gia bồi dưỡng HS giỏi. Câu hỏi điều tra: chủ yếu tập trung các nội dung xoay quanh việc dạy và học phương pháp giải bài toán biện luận tìm CTHH; điều tra tình cảm thái độ của HS đối với việc tiếp xúc với các bài tập biện luận.  B-NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN: I- CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ BÀI TOÁN BIỆN LUẬN TÌM CÔNG THỨC HÓA HỌC: Trong hệ thống các bài tập hoá học, loại toán tìm công thức hóa học là rất phong phú và đa dạng. Về nguyên tắc để xác định một nguyên tố hóa học là nguyên tố nào thì phải tìm bằng được nguyên tử khối của nguyên tố đó.Từ đó xác định được CTPT đúng của các hợp chất. Có thể chia bài tập Tìm CTHH thông qua phương trình hóa học thành hai loại cơ bản: - Loại I : Bài toán cho biết hóa trị của nguyên tố, chỉ cần tìm nguyên tử khối để kết luận tên nguyên tố; hoặc ngược lại ( Loại này thường đơn giản hơn ). - Loại II : Không biết hóa trị của nguyên tố cần tìm ; hoặc các dữ kiện thiếu cơ sở để xác định chính xác một giá trị nguyên tử khối.( hoặc bài toán có quá nhiều khả năng có thể xảy ra theo nhiều hướng khác nhau ) Cái khó của bài tập loại II là các dữ kiện thường thiếu hoặc không cơ bản và thường đòi hỏi người giải phải sử dụng những thuật toán phức tạp, yêu cầu về kiến thức và tư duy hóa học cao; học sinh khó thấy hết các trường hợp xảy ra. Để giải quyết các bài tập thuộc loại này, bắt buộc HS phải biện luận. Tuỳ đặc điểm của mỗi bài toán mà việc biện luận có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau: +) Biện luận dựa vào biểu thức liên lạc giữa khối lượng mol nguyên tử (M )và hóa trị ( x ) : M = f (x) (trong đó f(x) là biểu thức chứa hóa trị x). Từ biểu thức trên ta biện luận và chọn cặp nghiệm M và x hợp lý. +) Nếu đề bài cho không đủ dữ kiện, hoặc chưa xác định rõ đặc điểm của các chất phản ứng, hoặc chưa biết loại các sản phẩm tạo thành , hoặc lượng đề cho gắn với các cụm từ chưa tới hoặc đã vượt … thì đòi hỏi người giải phải hiểu sâu sắc nhiều mặt của các dữ kiện hoặc các vấn đề đã nêu ra. Trong trường hợp này người giải phải khéo léo sử dụng những cơ sở biện luận thích hợp để giải quyết. Chẳng hạn : tìm giới hạn của ẩn (chặn trên và chặn dưới ), hoặc chia bài toán ra nhiều trường hợp để biện luận, loại những trường hợp không phù hợp .v.v. Tôi nghĩ, giáo viên làm công tác bồi dưỡng học sinh giỏi sẽ không thể đạt được mục đích nếu như không chọn lọc, nhóm các bài tập biện luận theo từng dạng, nêu đặc điểm của dạng và xây dựng hướng giải cho mỗi dạng. Đây là khâu có ý nghĩa quyết định trong công tác bồi dưỡng vì nó là cẩm nang giúp HS 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 tìm lực trí tuệ cho học sinh ( thông qua các BT tương tự mẫu và các BT vượt mẫu ). Trong phạm vi của đề tài này, tôi xin được mạn phép trình bày kinh nghiệm bồi dưỡng một số dạng bài tập biện luận tìm công thức hóa học. Nội dung đề tài được sắp xếp theo 5 dạng, mỗi dạng có nêu nguyên tắc áp dụng và các ví dụ minh hoạ.  II- THỰC TIỄN VỀ TRÌNH ĐỘ VÀ VÀ ĐIỀU KIỆN HỌC TẬP CỦA HỌC SINH. 1- Thực trạng chung: Khi chuẩn bị thực hiện đề tài, năng lực giải các bài toán biện luận nói chung và biện luận xác định CTHH của học sinh là rất yếu. Đa số học sinh cho rằng loại này quá khó, các em tỏ ra rất mệt mỏi khi phải làm bài tập loại này. Vì thế họ rất thụ động trong các buổi học bồi dưỡng và không có hứng thú học tập. Rất ít học sinh có sách tham khảo về loại bài tập này. Nếu có cũng chỉ là một quyển sách “học tốt” hoặc một quyển sách “nâng cao “mà nội dung viết về vấn đề này quá ít ỏi. Lý do chủ yếu là do điều kiện kinh tế gia đình còn khó khăn hoặc không biết tìm mua một sách hay. 2- Chuẩn bị thực hiện đề tài: Để áp dụng đề tài vào trong công tác bồi dưỡng HS giỏi tôi đã 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. Đặt ra yêu cầu về bộ môn, hướng dẫn cách sử dụng sách tham khảo và giới thiệu một số sách hay của các tác giả để những HS có điều kiện tìm mua; các HS khó khăn sẽ mượn sách bạn để học tập. b) Xác định mục tiêu, chọn lọc và nhóm các bài toán theo dạng, xây dựng nguyên tắc áp dụng cho mỗi dạng, biên soạn bài tập mẫu và các bài tập vận dụng và nâng cao. Ngoài ra phải dự đoán những tình huống có thể xảy ra khi bồi dưỡng mỗi chủ đề. c) Chuẩn bị đề cương bồi dưỡng, lên kế hoạch về thời lượng cho mỗi dạng toán. d) Sưu tầm tài liệu, trao đổi kinh nghiệm cùng các đồng nghiệp; nghiên cứu các đề thi HS giỏi của tỉnh ta và một số tỉnh, thành phố khác.  III- KINH NGHIỆM VẬN DỤNG ĐỀ TÀI VÀO THỰC TIỄN: Khi thực hiện đề tài vào giảng dạy, trước hết tôi giới thiệu sơ đồ định hướng giải bài toán biện luận tìm CTHH dùng chung cho tất cả các dạng; gồm 5 bước cơ bản: B1: đặt CTTQ cho chất cần tìm, đặt các ẩn số nếu cần ( số mol, M, hóa trị … ) B2: chuyển đổi các dữ kiện thành số mol ( nếu được ) B3: viết tất cả các PTPƯ có thể xảy ra B4: thiết lập các phương trình toán hoặc bất phương trình liên lạc giữa các ẩn số với các dữ kiện đã biết. B5: biện luận, chọn kết quả phù hợp. Tiếp theo, tôi tiến hành bồi dưỡng kỹ năng theo dạng. Mức độ rèn luyện từ minh họa đến khó, nhằm bồi dưỡng học sinh phát triển kỹ năng từ biết làm đến đạt mềm dẻo, linh hoạt và sáng tạo. Để bồi dưỡng mỗi dạng tôi thường thực hiện theo các bước sau: B1: giới thiệu bài tập mẫu và hướng dẫn giải. B2: rút ra nguyên tắc và phương pháp áp dụng. B3: HS tự luyện và nâng cao. Tuỳ độ khó mỗi dạng tôi có thể hoán đổi thứ tự của bước 1 và 2. Sau đây là một số dạng bài tập biện luận, cách nhận dạng, kinh nghiệm giải quyết đã được tôi thực hiện và đúc kết từ thực tế. Trong giới hạn của đề tài, tôi chỉ nêu 5 dạng thường gặp, trong đó dạng 5 hiện nay tôi đang thử nghiệm và thấy có hiệu quả. DẠNG 1: BIỆN LUẬN THEO ẨN SỐ TRONG GIẢI PHƯƠNG TRÌNH 1) Nguyên tắc áp dụng: GV cần cho HS nắm được một số nguyên tắc và phương pháp giải quyết dạng bài tập này như sau: - Khi giải các bài toán tìm CTHH bằng phương pháp đại số, nếu số ẩn chưa biết nhiều hơn số phương trình toán học thiết lập được thì phải biện luận. Dạng này thường gặp trong các trường hợp không biết nguyên tử khối và hóa trị của nguyên tố, hoặc tìm chỉ số nguyên tử các bon trong phân tử hợp chất hữu cơ … - Phương pháp biện luận: +) Thường căn cứ vào đầu bài để lập các phương trình toán 2 ẩn: y = f(x), chọn 1 ẩn làm biến số ( thường chọn ẩn có giới hạn hẹp hơn. VD : hóa trị, chỉ số … ); còn ẩn kia được xem là hàm số. Sau đó lập bảng biến thiên để chọn cặp giá trị hợp lí. +) Nắm chắc các điều kiện về chỉ số và hoá trị : hoá trị của kim loại trong bazơ, oxit bazơ; muối thường £ 4 ; còn hoá trị của các phi kim trong oxit £ 7; chỉ số của H trong các hợp chất khí với phi kim £ 4; trong các CxHy thì : x ³ 1 và y £ 2x + 2 ; … Cần lưu ý : Khi biện luận theo hóa trị của kim loại trong oxit cần phải quan tâm đến mức hóa trị . 2) Các ví dụ : Ví dụ 1: Hòa tan một kim loại chưa biết hóa trị trong 500ml dd HCl thì thấy thoát ra 11,2 dm3 H2 ( ĐKTC). Phải trung hòa axit dư bằng 100ml dd Ca(OH)2 1M. Sau đó cô cạn dung dịch thu được thì thấy còn lại 55,6 gam muối khan. Tìm nồng độ M của dung dịch axit đã dùng; xác định tên của kim loại đã đã dùng. * Gợi ý HS : Cặp ẩn cần biện luận là nguyên tử khối R và hóa trị x 55,6 gam là khối lượng của hỗn hợp 2 muối RClx và CaCl2 * Giải : Giả sử kim loại là R có hóa trị là x Þ 1£ x, nguyên £ 3 số mol Ca(OH)2 = 0,1´ 1 = 0,1 mol số mol H2 = 11,2 : 22,4 = 0,5 mol Các PTPƯ: 2R + 2xHCl ® 2RClx + xH2 ­ (1) 1/x (mol) 1 1/x 0,5 Ca(OH)2 + 2HCl ® CaCl2 + 2H2O (2) 0,1 0,2 0,1 từ các phương trình phản ứng (1) và (2) suy ra: nHCl = 1 + 0,2 = 1,2 mol nồng độ M của dung dịch HCl : CM = 1,2 : 0,5 = 2,4 M theo các PTPƯ ta có : ta có : ×( R + 35,5x ) = 44,5 Þ R = 9x x 1 2 3 R 9 18 27 Vậy kim loại thoã mãn đầu bài là nhôm Al ( 27, hóa trị III ) Ví dụ 2: Khi làm nguội 1026,4 gam dung dịch bão hòa R2SO4.nH2O ( trong đó R là kim loại kiềm và n nguyên, thỏa điều kiện 7< n < 12 ) từ 800C xuống 100C thì có 395,4 gam tinh thể R2SO4.nH2O tách ra khỏi dung dịch. Tìm công thức phân tử của Hiđrat nói trên. Biết độ tan của R2SO4 ở 800C và 100C lần lượt là 28,3 gam và 9 gam. * Gợi ý HS: lập biểu thức toán : số mol hiđrat = số mol muối khan. Lưu ý HS : do phần rắn kết tinh có ngậm nước nên lượng nước thay đổi. * Giải: S( 800C) = 28,3 gam Þ trong 128,3 gam ddbh có 28,3g R2SO4 và 100g H2O Vậy : 1026,4gam ddbh ® 226,4 g R2SO4 và 800 gam H2O. Khối lượng dung dịch bão hoà tại thời điểm 100C: 1026,4 - 395,4 = 631 gam ở 100C, S(R2SO4 ) = 9 gam, nên suy ra: 109 gam ddbh có chứa 9 gam R2SO4 vậy 631 gam ddbh có khối lượng R2SO4 là : khối lượng R2SO4 khan có trong phần hiđrat bị tách ra : 226,4 – 52,1 = 174,3 gam Vì số mol hiđrat = số mol muối khan nên : 442,2R-3137,4x +21206,4 = 0 Û R = 7,1n - 48 Đề cho R là kim loại kiềm , 7 < n < 12 , n nguyên Þ ta có bảng biện luận: n 8 9 10 11 R 8,8 18,6 23 30,1 Kết quả phù hợp là n = 10 , kim loại là Na ® công thức hiđrat là Na2SO4.10H2O DẠNG 2 : BIỆN LUẬN THEO TRƯỜNG HỢP 1) Nguyên tắc áp dụng: - Đây là dạng bài tập thường gặp chất ban đầu hoặc chất sản phẩm chưa xác định cụ thể tính chất hóa học ( chưa biết thuộc nhóm chức nào, Kim loại hoạt động hay kém hoạt động, muối trung hòa hay muối axit … ) hoặc chưa biết phản ứng đã hoàn toàn chưa. Vì vậy cần phải xét từng khả năng xảy ra đối với chất tham gia hoặc các trường hợp có thể xảy ra đối với các sản phẩm. - Phương pháp biện luận: +) Chia ra làm 2 loại nhỏ : biện luận các khả năng xảy ra đối với chất tham gia và biện luận các khả năng đối với chất sản phẩm. +) Phải nắm chắc các trường hợp có thể xảy ra trong quá trình phản ứng. Giải bài toán theo nhiều trường hợp và chọn ra các kết quả phù hợp. 2) Các ví dụ: Ví dụ 1: Hỗn hợp A gồm CuO và một oxit của kim loại hóa trị II( không đổi ) có tỉ lệ mol 1: 2. Cho khí H2 dư đi qua 2,4 gam hỗn hợp A nung nóng thì thu được hỗn hợp rắn B. Để hòa tan hết rắn B cần dùng đúng 80 ml dung dịch HNO3 1,25M và thu được khí NO duy nhất. Xác định công thức hóa học của oxit kim loại. Biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn. * Gợi ý HS: HS: Đọc đề và nghiên cứu đề bài. GV: gợi ý để HS thấy được RO có thể bị khử hoặc không bị khử bởi H2 tuỳ vào độ hoạt động của kim loại R. HS: phát hiện nếu R đứng trước Al thì RO không bị khử Þ rắn B gồm: Cu, RO Nếu R đứng sau Al trong dãy hoạt động kim loại thì RO bị khử Þ hỗn hợp rắn B gồm : Cu và kim loại R. * Giải: Đặt CTTQ của oxit kim loại là RO. Gọi a, 2a lần lượt là số mol CuO và RO có trong 2,4 gam hỗn hợp A Vì H2 chỉ khử được những oxit kim loại đứng sau Al trong dãy BêKêTôp nên có 2 khả năng xảy ra: - R là kim loại đứng sau Al : Các PTPƯ xảy ra: CuO + H2 ® Cu + H2O a a RO + H2 ® R + H2O 2a 2a 3Cu + 8HNO3 ® 3Cu(NO3)2 + 2NO ­ + 4H2O a 3R + 8HNO3 ® 3R(NO3)2 + 2NO ­ + 4H2O 2a Theo đề bài: Không nhận Ca vì kết quả trái với giả thiết R đứng sau Al - Vậy R phải là kim loại đứng trước Al CuO + H2 ® Cu + H2O a a 3Cu + 8HNO3 ® 3Cu(NO3)2 + 2NO ­ + 4H2O a RO + 2HNO3 ® R(NO3)2 + 2H2O 2a 4a Theo đề bài : Trường hợp này thoả mãn với giả thiết nên oxit là: MgO. Ví dụ 2: Khi cho a (mol ) một kim loại R tan vừa hết trong dung dịch chứa a (mol ) H2SO4 thì thu được 1,56 gam muối và một khí A. Hấp thụ hoàn toàn khí A vào trong 45ml dd NaOH 0,2M thì thấy tạo thành 0,608 gam muối. Hãy xác định kim loại đã dùng. * Gợi ý HS: GV: Cho HS biết H2SO4 chưa rõ nồng độ và nhiệt độ nên khí A không rõ là khí nào.Kim loại không rõ hóa trị; muối tạo thành sau phản ứng với NaOH chưa rõ là muối gì. Vì vậy cần phải biện luận theo từng trường hợp đối với khí A và muối Natri. HS: Nêu các trường hợp xảy ra cho khí A : SO2 ; H2S ( không thể là H2 vì khí A tác dụng được với NaOH ) và viết các PTPƯ dạng tổng quát, chọn phản ứng đúng để số mol axit bằng số mol kim loại. GV: Lưu ý với HS khi biện luận xác định muối tạo thành là muối trung hòa hay muối axit mà không biết tỉ số mol cặp chất tham gia ta có thể giả sử phản ứng tạo ra 2 muối. Nếu muối nào không tạo thành thì có ẩn số bằng 0 hoặc một giá trị vô lý. * Giải: Gọi n là hóa trị của kim loại R . Vì chưa rõ nồng độ của H2SO4 nên có thể xảy ra 3 phản ứng: 2R + nH2SO4 ® R2 (SO4 )n + nH2 ­ (1) 2R + 2nH2SO4 ® R2 (SO4 )n + nSO2 ­ + 2nH2O (2) 2R + 5nH2SO4 ® 4R2 (SO4 )n + nH2S ­ + 4nH2O (3) khí A tác dụng được với NaOH nên không thể là H2 ® PƯ (1) không phù hợp. Vì số mol R = số mol H2SO4 = a , nên : Nếu xảy ra ( 2) thì : 2n = 2 Þ n =1 ( hợp lý ) Nếu xảy ra ( 3) thì : 5n = 2 Þ n = ( vô lý ) Vậy kim loại R hóa trị I và khí A là SO2 2R + 2H2SO4 ® R2 SO4 + SO2 ­ + 2H2O a(mol) a Giả sử SO2 tác dụng với NaOH tạo ra 2 muối NaHSO3 , Na2SO3 SO2 + NaOH ® NaHSO3 Đặt : x (mol) x x SO2 + 2NaOH ® Na2SO3 + H2O y (mol) 2y y theo đề ta có : giải hệ phương trình được Vậy giả thiết phản ứng tạo 2 muối là đúng. Ta có: số mol R2SO4 = số mol SO2 = x+y = 0,005 (mol) Khối lượng của R2SO4 : (2R+ 96)×0,005 = 1,56 Þ R = 108 . Vậy kim loại đã dùng là Ag. DẠNG 3: BIỆN LUẬN SO SÁNH 1) Nguyên tắc áp dụng: - Phương pháp này được áp dụng trong các bài toán xác định tên nguyên tố mà các dữ kiện đề cho thiếu hoặc các số liệu về lượng chất đề cho đã vượt quá, hoặc chưa đạt đến một con số nào đó. - Phương pháp biện luận: · Lập các bất đẳng thức kép có chứa ẩn số ( thường là nguyên tử khối ). Từ bất đẳng thức này tìm được các giá trị chặn trên và chặn dưới của ẩn để xác định một giá trị hợp lý. · Cần lưu ý một số điểm hỗ trợ việc tìm giới hạn thường gặp: +) Hỗn hợp 2 chất A, B có số mol là a( mol) thì : 0 < nA, nB < a +) Trong các oxit : R2Om thì : 1 £ m, nguyên £ 7 +) Trong các hợp chất khí của phi kim với Hiđro RHn thì : 1 £ n, nguyên £ 4 2) Các ví dụ : Ví dụ1: Có một hỗn hợp gồm 2 kim loại A và B có tỉ lệ khối lượng nguyên tử 8:9. Biết khối lượng nguyên tử của A, B đều không quá 30 đvC. Tìm 2 kim loại * Gợi ý HS: Thông thường HS hay làm “ mò mẫn” sẽ tìm ra Mg và Al nhưng phương pháp trình bày khó mà chặc chẽ, vì vậy giáo viên cần hướng dẫn các em cách chuyển một tỉ số thành 2 phương trình toán : Nếu A : B = 8 : 9 thì Þ *Giải: Theo đề : tỉ số nguyên tử khối của 2 kim loại là nên Þ ( n Î z+ ) Vì A, B đều có KLNT không quá 30 đvC nên : 9n £ 30 Þ n £ 3 Ta có bảng biện luận sau : n 1 2 3 A 8 16 24 B 9 18 27 Suy ra hai kim loại là Mg và Al Ví dụ 2: Hòa tan 8,7 gam một hỗn hợp gồm K và một kim loại M thuộc phân nhóm chính nhóm II trong dung dịch HCl dư thì thấy có 5,6 dm3 H2 ( ĐKTC). Hòa tan riêng 9 gam kim loại M trong dung dịch HCl dư thì thể tích khí H2 sinh ra chưa đến 11 lít ( ĐKTC). Hãy xác định kim loại M. * Gợi ý HS: GV yêu cầu HS lập phương trình tổng khối lượng của hỗn hợp và phương trình tổng số mol H2. Từ đó biến đổi thành biểu thức chỉ chứa 2 ẩn là số mol (b) và nguyên tử khối M. Biện luận tìm giá trị chặn trên của M. Từ PƯ riêng của M với HCl Þ bất đẳng thức về Þ giá trị chặn dưới của M Chọn M cho phù hợp với chặn trên và chặn dưới * Giải: Đặt a, b lần lượt là số mol của mỗi kim loại K, M trong hỗn hợp Thí nghiệm 1: 2K + 2HCl ® 2KCl + H2 ­ a a/2 M + 2HCl ® MCl2 + H2 ­ b b Þ số mol H2 = Thí nghiệm 2: M + 2HCl ® MCl2 + H2 ­ 9/M(mol) ® 9/M Theo đề bài: Þ M > 18,3 (1) Mặt khác: Þ b = Vì 0 < b < 0,25 nên suy ra ta có : < 0,25 Þ M < 34,8 (2) Từ (1) và ( 2) ta suy ra kim loại phù hợp là Mg DẠNG 4: BIỆN LUẬN THEO TRỊ SỐ TRUNG BÌNH ( Phương pháp khối lượng mol trung bình) 1) Nguyên tắc áp dụng: - Khi hỗn hợp gồm hai chất có cấu tạo và tính chất tương tự nhau ( 2 kim loại cùng phân nhóm chính, 2 hợp chất vô cơ có cùng kiểu công thức tổng quát, 2 hợp chất hữu cơ đồng đẳng … ) thì có thể đặt một công thức đại diện cho hỗn hợp. Các giá trị tìm được của chất đại diện chính là các giá trị của hỗn hợp ( mhh ; nhh ; hh ) - Trường hợp 2 chất có cấu tạo hoặc tính chất không giống nhau ( ví dụ 2 kim loại khác hóa trị; hoặc 2 muối cùng gốc của 2 kim loại khác hóa trị … ) thì tuy không đặt được công thức đại diện nhưng vẫn tìm được khối lượng mol trung bình: hh phải nằm trong khoảng từ M1 đến M2 - Phương pháp biện luận : Từ giá trị hh tìm được, ta lập bất đẳng thức kép M1 < hh < M2 để tìm giới hạn của các ẩn. ( giả sử M1< M2) 2) Các ví dụ: Ví dụ 1: Cho 8 gam hỗn hợp gồm 2 hyđroxit của 2 kim loại kiềm liên tiếp vào H2O thì được 100 ml dung dịch X. Trung hòa 10 ml dung dịch X trong CH3COOH và cô cạn dung dịch thì thu được 1,47 gam muối khan. 90ml dung dịch còn lại cho tác dụng với dung dịch FeClx dư thì thấy tạo thành 6,48 gam kết tủa. Xác định 2 kim loại kiềm và công thức của muối sắt clorua. * Gợi ý HS: Tìm khối lượng của hỗn hợp kiềm trong 10 ml dung dịch X và 90 ml dung dịch X. Hai kim loại kiềm có công thức và tính chất tương tự nhau nên để đơn giản ta đặt một công thức ROH đại diện cho hỗn hợp kiềm. Tìm trị số trung bình * Giải: Đặt công thức tổng quát của hỗn hợp hiđroxit là ROH, số mol là a (mol) Thí nghiệm 1: mhh = = 0,8 gam ROH + CH3COOH ® CH3COOR + H2O (1) 1 mol 1 mol suy ra : Þ » 33 vậy có 1kim loại A > 33 và một kim loại B < 33 Vì 2 kim loại kiềm liên tiếp nên kim loại là Na, K Có thể xác định độ tăng khối lượng ở (1) : Dm = 1,47 – 0,8=0,67 gam Þ nROH = 0,67: ( 59 –17 ) = ROH = Þ = 50 –17 = 33 Thí nghiệm 2: mhh = 8 - 0,8 = 7,2 gam xROH + FeClx ® Fe(OH)x ¯ + xRCl (2) (g): (+17)x (56+ 17x) 7,2 (g) 6,48 (g) suy ra ta có: giải ra được x = 2 Vậy công thức hóa học của muối sắt clorua là FeCl2 Ví dụ 2: X là hỗn hợp 3,82 gam gồm A2SO4 và BSO4 biết khối lượng nguyên tử của B hơn khối lượng nguyên tử của A là1 đvC. Cho hỗn hợp vào dung dịch BaCl2 vừa đủ,thu được 6,99 gam kết tủa và một dung dịch Y. a) Cô cạn dung dịch Y thì thu được bao nhiêu gam muối khan b) Xác định các kim loại A và B * Gợi ý HS : -Do hỗn hợp 2 muối gồm các chất khác nhau nên không thể dùng một công thức để đại diện. -Nếu biết khối lượng mol trung bình của hỗn hợp ta sẽ tìm được giới hạn nguyên tử khối của 2 kim loại. * Giải: a) A2SO4 + BaCl2 ® BaSO4 ¯ + 2ACl BSO4 + BaCl2 ® BaSO4 ¯ + BCl2 Theo các PTPƯ : Số mol X = số mol BaCl2 = số mol BaSO4 = Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: 3,82 + (0,03. 208) – 6.99 = 3,07 gam b) Ta có M1 = 2A + 96 và M2 = A+ 97 Vậy : (*) Từ hệ bất đẳng thức ( *) ta tìm được : 15,5 < A < 30 Kim loại hóa trị I thoả mãn điều kiện trên là Na (23) Suy ra kim loại hóa trị II là Mg ( 24) DẠNG 5: BIỆN LUẬN TÌM CTPT CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ TỪ CÔNG THỨC NGUYÊN 1) Nguyên tắc áp dụng: - Trong các bài toán tìm CTHH của hợp chất hữu cơ, nếu biết công thức nguyên mà chưa biết khối lượng mol M thì phải biện luận. - Phương pháp phổ biến: Từ công thức nguyên của hợp chất hữu cơ, tách một số nguyên tử thích hợp thành nhóm định chức cần xác định. Từ đó có thể biện luận tìm một công thức phân tử đúng nhờ các phép toán đồng nhất thức giữa công thức nguyên và công thức tổng quát của loại hợp chất vô cơ. Lưu ý: HS cần nắm vững 1 số vấn đề sau : Công thức chung của hiđro cacbon no là : CmH2m + 2 Þ CT chung của Hiđro cacbon mạch hở có k liên kết p là CmH2m + 2 – 2k CTTQ của hợp chất có a nhóm chức (A ) hóa trị I là : CmH2m + 2 – 2k – a (A)a Trong đó nhóm chức A có thể là: – CHO ; – COOH ; – OH … 2) Các ví dụ: Ví dụ 1: Công thức nguyên của một loại rượu mạch hở là (CH3O)n. Hãy biện luận để xác định công thức phân tử của rượu nói trên. * Giải: Từ công thức nguyên (CH3O)n được viết lại : CnH2n( OH)n Công thức tổng quát của rượu mạch hở là CmH2m+2 – 2k –a (OH)a Trong đó : k là số liên kết p trong gốc Hiđro cacbon Suy ra ta có : Þ n = 2 –2k ( k : nguyên dương ) Ta có bảng biện luận: k 0 1 2 n 2 0 (sai) -2( sai ) Vậy CTPT của rượu là C2H4 (OH)2 Ví dụ 2: Anđêhit là hợp chất hữu cơ trong phân tử có chứa nhóm – CHO. Hãy tìm CTPT của một Anđêhit mạch hở biết công thức đơn giản là C4H4O và phân tử có 1 liên kết ba. * Giải: Công thức nguyê