Phương pháp giải các bài toán về CO2 hoặc SO2 tác dụng với kiềm dạng R(OH)2

(HCO3)2: n1 T1= 2 0,2 ® 1 BaCO3 : n2 T2 = 1 0,8 ® 4 Þ ; mà : ; 2) Dạng 2: Chỉ biết số mol của một chất tham gia CO2 ( SO2) hoặc kiềm, yêu cầu xác định lượng muối tạo thành. a) Phương pháp giải: Do không xác định được nên có thể xảy ra 3 trường hợp. +) Trường hợp 1: muối tạo thành là muối trung hòa. Xác định m1 ( g) +) Trường hợp 2: muối tạo thành là muối axit. Xác định m2 (g) +) Trường hợp 3: tạo ra hai muối. Tổng lượng muối : m1 < m < m2. b) Ví dụ: Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít khí SO2 (ở đktc) vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2.Hỏi sau phản ứng muối nào tạo thành ? bao nhiêu gam ? * Phát hiện vấn đề : không tìm được Þ bài toán có có thể xảy ra 3 trường hợp. * Bài giải: Vì chưa biết số mol Ca(OH)2 nên có thể xảy ra cả 3 trường hợp *Trường hợp1: muối tạo thành là CaSO3. Ca(OH)2 + SO2 ® CaSO3 ¯ + H2O (1) Theo (1) : Þ *Trường hợp2: Chỉ có muối Ca(HCO3)2 tạo thành. Ca(OH)2 + 2SO2 ® Ca(HSO3)2 (2) Theo (2) : Þ *Trường hợp3: Phản ứng tạo đồng thời 2 muối. Ca(OH)2 + SO2 ® CaSO3 + H2O (1) Ca(OH)2 + 2SO2 ® Ca(HSO3)2 (2) Vậy ta có : Þ Þ 10,1 (g) < < 12 (g) 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 ( ) thì có 2 trường hợp: 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: nên kết tủa chưa cực đại. Vì vậy có 2 lý do 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 : Vì nên kết tủa chưa cực đại Þ có 2 trường hợp. Trường hợp 1: CO2 thiếu Þ Ca chưa chuyển hết thành kết tủa. CO2 + Ca(OH)2 ® CaCO3 ¯ + H2O 0,01 0,01 0,01 (mol) Trường hợp 2: CO2 dư, hòa tan một phần kết tủa CaCO3 CO2 + Ca(OH)2 ® CaCO3 ¯ + H2O 0,04 0,04 0,04 (mol) = 0,04 – 0,01 = 0,03 (mol) CO2 + H2O + CaCO3 ® Ca(HCO3)2 0,03 ¬ 0,03 (mol) Nhận xét: Sai lầm của học sinh là thường không phát hiện ra trường hợp 2. Hoặc biện luận theo 3 trường hợp rất dài dòng, tốn nhiều thời gian. Vì thế khi gặp các bài tập này, tôi thường hướng dẫn các em phát hiện vấn đề và khẳng định bài toán dạng này luôn có 2 trường hợp. Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 6,72 lít hỗn hợp khí A gồm CO và CH4 . Khí sinh ra được dẫn vào 4 lít dung dịch Ca(OH)2 thì thấy tạo ra 25 gam kết tủa. Tính nồng độ mol của dung dịch Ca(OH)2. *Phát hiện vấn đề: +) Khi đốt 1mol CO 1mol CO2 ; đốt 1mol CH4 1mol CO2 Þ số mol CO2 = tổng số mol hỗn hợp khí (CO + CH4) +) Vì phản ứng có tạo muối CaCO3, nhưng chưa biết tỷ lệ mol của nên có 2 trường hợp xảy ra ( chỉ tạo CaCO3 hoặc tạo cả 2 muối ). *Bài giải: 2CO + O2 2CO2 (1) CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O (2) Theo (1) và (2) : = Vì nên có 2 trường hợp: Trường hợp 1: CO2 còn dư. Vô lý 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) Nhận xét : Nếu thì luôn tại hỗn hợp 2 muối 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. *Phát hiện vấn đề: Vì đề cho có 8,15 gam muối chung nên chưa biết muối nào. Nên giả sử phản ứng tạo 2 muối, nếu muối nào có số mol bằng 0 thì coi như không được sinh ra. *Bài giải: * Cách 1: Phương pháp biện luận theo 3 trường hợp. Trường hợp 1: phản ứng chỉ tạo ra muối trung hòa BaSO3 SO2 + Ba(OH)2 BaSO3 ¯ + H2O 0,03 0,03 (mol) < 8,15 (vô lý) Trường hợp 2: : phản ứng chỉ tạo muối axit Ba(HSO3)2 2SO2 + Ba(OH)2 Ba(HSO3)2 0,03 0,03 (mol) > 8,15 (vô lý) Trường hợp 3: phản ứng tạo hai muối. SO2 + Ba(OH)2 BaSO3 ¯ + H2O x x x (mol) 2SO2 + Ba(OH)2 Ba(HSO3)2 y 0,5y 0,5y (mol) Ta có hệ phương trình: giải ra được * Cách 2: Ta giả sử phản ứng tạo ra 2 muối và giải ra đáp số như lời giải trường hợp 3 ( Nếu bài toán tạo ra một muối thì có một ẩn bằng 0 ) 4) Dạng 4: CO2 ( hoặc SO2) tác dụng với hỗn hợp kiềm X(OH)2 và YOH a) Phương pháp giải: Khi sục khí CO2 ( 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 ( ) thì chắc chắn không có phản ứng (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 ( ) thì có 2 trường hợp: +) TH1: Chỉ xảy ra (1) và Y(OH)2 chưa hết. +) TH2: Đã xảy ra (4) và kết tủa bị hòa tan một phần. b) Các ví dụ: Ví dụ 1: Sục V lít CO2 ( 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: nên kết tủa chưa cực đại, bài toán có 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) < 0,08 Þ bài toán có 2 trường hợp: Trường hợp 1: Chỉ xảy ra (1) và Ba(OH)2 dư Þ Trường hợp 2: Đã xảy ra (1),(2),(3),(4) = ( 0,1 + 0,2 + 0,03 ) ´ 22,4 = 7,392 lít Ví dụ 2: Sục V lít CO2 (đktc) vào 5 lít dung dịch Ca(OH)2 0,01M và KOH 0,04M thu được 5 gam kết tủa và dung dịch B. Tìm V. *Phát hiện vấn đề: Vì nên kết tủa đã cực đại Þ không xảy ra phản ứng (4). *Bài giải: ; ; CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 ¯ + H2O (1) CO2 + 2KOH K2CO3 + H2O (2) K2CO3 + CO2 + H2O 2KHCO3 (3) Vì nên kết tủa cực đại Þ có 3 trường hợp: Trường hợp 1: Chỉ xảy ra (1) vừa đủ Þ = 0,05 Trường hợp 2: Nếu chỉ có (1) và (2) thì : Vậy 1,12 lít < £ 3,36 lít Trường hợp 3: Nếu có cả phản ứng (1),(2),(3) thì: Vậy 3,36 lít < £ 5,6 lít IV - KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ BÀI HỌC KINH NGHIỆM 1- Kết quả đạt được: Đề tài này đã góp phần nâng cao rất đáng kể chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi bộ môn Hóa học tại trường THCS Chu Văn An và đội tuyển học sinh giỏi huyện ĐakPơ dự thi tỉnh trong năm học 2007-2008 và 2008-2009. Đề tài đã giúp các em tích cực và tự tin hơn trong hoạt động tìm kiếm hướng giải cho các bài tập. Từ chỗ rất lúng túng khi gặp các bài toán dạng CO2 ( hoặc SO2) tác dụng với kiềm của kim loại hóa trị II, thì nay phần lớn các em đã biết vận dụng những kỹ năng được bồi dưỡng để giải thành thạo nhiều bài toán phức tạp. Điều đáng mừng là có nhiều em đã biết sáng tạo trong giải toán hóa học, có nhiều cách giải nhanh và thông minh. Qua đề tài này, kiến thức, kỹ năng của HS được củng cố một cách vững chắc, sâu sắc; kết quả học tập của học sinh luôn được nâng cao. * Số liệu về kết quả thực hiện đề tài: Năm học Học sinh giỏi cấp huyện Học sinh giỏi cấp tỉnh 2006- 2007 11/ 13 em dự thi 03 em 2007-2008 10/10 em dự thi 06 em 2008-2009 10/10 em dự thi 09 em dự thi 2- Bài học kinh nghiệm: Trong quá trình vận dụng đề tài, tôi rút ra một số kinh nghiệm như sau: * Giáo viên phải chuẩn bị thật kỹ nội dung cho mỗi dạng bài tập cần bồi dưỡng cho HS, xây dựng được phương pháp giải các dạng bài toán đó. * Việc hình thành các kỹ năng giải các dạng bài toán nêu trong đề tài phải được thực hiện theo hướng đảm bảo tính kế thừa và phát triển. Tôi thường bắt đầu từ một bài tập mẫu, hướng dẫn phân tích đề bài để học sinh xác định hướng giải và tự giải, từ đó các em có thể rút ra phương pháp chung để giải các bài toán cùng loại. Sau đó tôi tổ chức cho HS giải bài tập tương tự mẫu; phát triển vượt mẫu và cuối cùng nêu ra các bài tập tổng hợp. Cách làm này giúp cho giáo viên dễ dàng phát hiện sai lầm trong nhận thức của học sinh, giúp học sinh hiểu lý thuyết sâu sắc * Mỗi dạng bài toán tôi đều xây dựng phương pháp giải, nhằm giúp các em dễ dàng nhận dạng và vận dụng các kiến thức, kỹ năng một cách chính xác; hạn chế được những nhầm lẫn có thể xảy ra trong cách nghĩ và cách làm của HS. Sau mỗi dạng tôi luôn chú trọng đến việc kiểm tra, đánh giá kết quả, sửa chữa rút kinh nghiệm và nhấn mạnh những sai sót mà HS thường mắc phải. C- KẾT LUẬN  Phân loại bài tập hóa học và xây dựng hướng giải hợp lý là một trong các yêu cầu quan trọng của giáo viên, để kích thích học sinh học tập một cách say mê và hứng thú, đồng thời vận dụng những hiểu biết của mình vào cuộc sống. Muốn làm được điều này, đòi hỏi giáo viên phải có trình độ chuyên môn vững vàng , có sự hiểu biết sâu sắc bao quát hết toàn bộ nội dung chương trình hóa học của toàn cấp học. Những kinh nghiệm nêu trong đề tài nhằm mục đích bồi dưỡng và phát triển kiến thức kỹ năng cho học sinh vừa bền vững, vừa sâu sắc; phát huy tối đa sự tham gia tích cực của người học. Học sinh có khả năng tự tìm ra kiến thức,tự mình tham gia các hoạt động để vừa làm vững chắc kiến thức, vừa rèn luyện kỹ năng. Đề tài này còn tác động rất lớn đến việc phát triển tiềm lực trí tuệ, nâng cao năng lực tư duy độc lập và khả năng tìm tòi sáng tạo cho học sinh giỏi. Tuy nhiên cần biết vận dụng các kỹ năng một cách hợp lý và biết kết hợp các kiến thức cơ bản hoá học, toán học cho từng bài tập cụ thể thì mới đạt được kết quả cao. Đề tài này có thể mở rộng và phát triển quy mô hơn, rất mong được các cấp lãnh đạo triển khai đề tài thành diện rộng. Trong khi viết đề tài này chắc chắn tôi chưa thấy hết được những ưu điển và tồn tại trong tiến trình áp dụng, tôi rất mong muốn được sự góp ý của các đồng nghiệp để đề tài ngày càng hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Người viết đề tài Nguyễn Đình Hành