Nội dung

SỞ GD & ĐT KIÊN GIANG Trường THPT chuyên HUỲNH MẪN ĐẠT PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA NHÔM Người viết: Trần Kim Loan Chức vụ: Giáo viên Nằm học 2011 - 2012 1 A.PHẦN MỞ ĐẦU 1/ Bối cảnh của đề tài: Khi gỉảng dạy tuần 24, 25 của khối 12 nâng cao thì phần bài tập về nhôm và hợp chất của nhôm là một nội dung khá quan trọng và không thể thiếu nên bắt buộc người giáo viên phải suy nghĩ tìm ra phương pháp dạy hay nhất, ngắn nhất và dễ hiểu nhất. 2/ Lý do chọn đề tài: Bài tập về kim loại là một mảng rầt lớn của bộ môn hoá ờ khối 12. Khi nói đến bài tập về kim loại thì phần bài tập về nhôm và các hợp chất của nhôm là nội dung không thể thiếu ở bất kì lần thi tốt nghiệp hay đại học, cao đẳng nào. Bài tập về nhôm đã khó mà phần bài tập về hợp chất của nhôm càng khó hơn. Sau nhiều năm giảng dạy, tôi thấy học sinh thường gặp trở ngại khi đi sâu vào việc giải các bài tập phần này. Hơn nữa các dạng bày tập về hợp chất của nhôm ngày càng đa dạng và phong phú nên làm cho học sinh thiếu kinh nghiệm và thiếu tự tin khi gặp phải.Tôi mong rằng với một chút kinh nghiệm mà tôi đã trải nghiệm khi làm các bài tập về hợp chất của muối nhôm sẽ giúp bạn đọc cũng như các em có thêm một tư liệu để nghiên cứu.Những bài toán được chọn lọc để trình bày đều nằm trong phạm vi chương trình đã học. 3/ Phạm vi và đối tượng của đề tài: Phạm vi: Đề tài áp dụng ở chương trình hoá lớp 12, ôn thi học kì II ( khối 12), ôn thi tốt nghiệp trung học và ôn thi vào Đại học, cao đẳng. Đối tượng : Các em học sinh đang học lớp 11, lớp 12 và ôn thi ở các kì thi tốt nghiệp trung học phổ thông và ôn thi vào Đại học, cao đẳng 4/ Mục đích của đề tài: Nhằm giúp học sinh rèn luyện kĩ năng giải nhanh các bài tập trắc nghiệm về hợp chất ion Al3+ và ion [Al(OH)4]- đồng thời cũng giúp cho bản thân người viết có nhiều kinh nghiệm hơn trong việc giảng 2 dạy cũng như có điều kiện gặp gỡ giao lưu với các thầy cô và bạn bè đồng nghiệp nhằm nâng cao tay nghề. Điểm mới của đề tài là người viết đã chắt lọc kiến thức từ các phản ứng xảy ra trong dung dịch và dựa vào tỷ lệ mol của các chất trong các phương trình hóa học chuyển đổi thành công thức để áp dụng nhanh trong việc giải toán trắc nghiệm. Các công thức áp dụng đều có cơ sở khoa học chứ không suy diễn, đoán mò. 3 B.PHẦN NỘI DUNG I. Cơ sơ khoa học hoặc cơ sở lí luận của vấn đề: Phản ứng của dung dịch chứa ion Al3+ tác dụng với dung dịch kiềm thì sách giáo khoa đã viết rất kĩ còn phản ứng của dung dịch chứa ion [Al(OH)4] – tác dụng với dung dịch axit thì sách giáo khoa ìt đề cập tới. Do đó cơ sở lí luận của các công thức tính nhanh áp dụng trong đề tài là phải nắm vững các phản ứng này. Từ đó dựa vào sự tương quan về số mol gĩưa các chất trong các phương trình hoá học ta có thể suy luận ra các công thức để tính toán hợp lí. + Khi cho dung dịch kiềm vào dung dịch Al3+ sẽ có các phương trình ion thu Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 (1) gọn sau: Al(OH)3 +OH- → [Al(OH)4] - (2) Tù (1) và (2) ta có: Al3+ + 4OH- → [Al(OH)4] - (3) Ngoài ra khi bài toán ra dạng kim loại kiềm (M) tác dụng với dung dịch muối Al3+ còn có thêm phương trình: 2M + 2H2O → 2MOH + H2 (4) Hay khi nung nóng kết tủa Al(OH)3 : Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O (5) + Khi cho dung dịch axit vào dung dịch chứa [ Al (OH ) 4 ] sẽ có các phương trình ion thu gọn sau: [Al(OH)4] - + H+ → Al(OH)3 +H2O (6) Nếu số mol ion H+ lớn hơn số mol ion [Al(OH)4] – ( hoặc số mol kết tủa ) thì sẽ xảy ra phản ứng sau: Al(OH)3 + 3H+→ Al3+ + 3H2O (7) Lưu ý: + ion [ Al (OH ) 4 ] không phản ứng với ion OH+ Nếu dùng CO2 dư tác dụng với dung dịch chứa ion [ Al (OH ) 4 ] thì chỉ xảy ra phương trình (6) mà thôi. II.Thực trạng vấn đề 1/ Những sự kiện, mâu thuẫn: Bài tập có nội dung về hợp chất muối nhôm ở sách giáo khoa lớp 12 nâng cao và cơ bản thì rất ít ( mỗi chương trình chỉ có 1 bài tập) nên học sinh không có điều kiện để rèn luyện thêm kĩ năng làm bài về nội dung này. Hơn nữa bài tập chỉ đưa ra nội dung về dung dịch Al3+ 4 tác dụng với dung dịch kiềm mà không có dạng toán về dung dịch [Al(OH)4] . Vì vậy học sinh khi gặp dạng toán này trong đề thi sẽ lúng túng và giải sai. - Ở các năm học trước tôi chỉ sửa bài tập ở sách giáo khoa và sau đó có cho vài bài tập về nội dung trên để học sinh luyện tập ở nhà ( do không có nhiều thời gian). Kết quả kiểm tra 1 tiết về nhôm và crom như sau:(tôi chỉ thống kê phần nội dung về hợp chất của nhôm) +Năm học 2009-2010: Lớp % làm được % không làm được 12A1 47% 53% % làm được % không làm + Năm học 2010-2011: Lớp được 12S 32% 68% 12A4 39% 61% Tôi trăn trở thật nhiều với kết quả của các em “ Liệu kiến thức mình truyền đạt đã đủ để các em vận dụng chưa ? hay là do các em chưa có kĩ năng để làm bài? “ Dưới đây là những nguyên nhân chủ quan lẫn khách quan mà tôi đã thu thập được. Chủ quan: Học sinh ít dành thời gian dành cho việc tự học , tự rèn luyên. Hơn nữa thời gian dành cho bài tập về nội dung này còn quá ít nên tôi chưa rút ra được phương pháp giải chung, ngắn gọn giúp học sinh dễ nhớ, dễ hiểu và dễ vận dụng. 5 Khách quan: Học sinh chưa đầu tư đúng mức lại bị áp lực của nhiều môn học nên việc dành thời gian luyện tập để chuẩn bị kiểm tra là quá ít dẫn đến kết quả không cao. 2/ Những thuận lợi: Kết quả kiểm tra của các em đã thôi thúc thôi suy nghĩ nhiều đến việc chọn phương pháp giảng dạy cũng như có quyết tâm hơn để tìm ra cách giải ngắn gọn nhằm giúp các em hiểu và rèn luyện kĩ năng làm bài tập về nội dung này. Hơn nữa với sự kết nối của mạng internet trên máy tính đã tạo điều kiện cho tôi thu thập nhiều thông tin bổ ích phục vụ cho việc chọn đề tài và đưa ra phương pháp giải một cách nhanh chóng hơn. 3/ Những hạn chế, khó khăn : Bài tập về hợp chất của nhôm có rất nhiều dạng, ví dụ như bài tập về Al2O3 hay Al(OH)3 tác dụng với dung dịch axit hay dung dịch kiềm hoặc là bài tập về muối Al3+ tác dụng với dung dịch kiềm hoặc ion [Al(OH)4] - tác dụng với dung dịch axit ...nhưng ở phạm vi đề tài nghiên cứu của mình, tôi chỉ tập trung ở hai dạng bài tập. Đó là bài tập về muối Al3+ tác dụng với dung dịch kiềm và ion [Al(OH)4] - tác dụng với dung dịch axit. Tuy chỉ có hai dạng bài tập này thôi nhưng với giả thiết khác nhau, yêu cầu khác nhau cũng làm cho học sinh khó khăn khi tìm ra hướng giải quyết. Thời gian dành cho một bài tập trắc nghiệm vô cùng ít ỏi ( khoảng 1,5 phút/câu) mà học sinh đọc đề, phân tích các giả thiết, yêu cầu của bài toán, viết tất cả các phương trình hoá học xảy ra rồi đặt phương trình đại số và giải thì chắc chắn rằng sẽ không kịp.Từ đó sẽ gây mầt bình tĩnh khi xử lí tiếp các bài tập còn lại vì quỹ thời gian còn quá ìt. III. CÁC BIỆN PHÁP ĐÃ TIẾN HÀNH ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ: Các bài toán của dung dịch muối Al3+ và dung dịch chứa ion [Al(OH)4] - phần lớn chỉ xoay quanh viêc tính toán lượng OH- hay H+ cần thiết để thu được 6 lượng kết tủa theo giả thiết hoặc ngược lại. Sau đây tôi xin trình bày phương pháp giải nhanh các dạng bài tập trên như sau: 1/ Dạng 1: BÀI TOÁN VỀ DUNG DỊCH CHỨA ION Al3+ TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH KIỀM Bước 1: Học sinh cần nắm vững Khi cho dung dịch kiềm vào dung dịch Al3+ sẽ có các phương trình ion thu gọn sau: Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 (1) Al(OH)3 +OH- → [Al(OH)4] - (2) Tù (1) và (2) ta có: Al3+ + 4OH- → [Al(OH)4] - (3) Ngoài ra khi bài toán ra dạng kim loại kiềm (M) tác dụng với dung dịch muối Al3+ còn có thêm phương trình: 2M + 2H2O → 2MOH + H2 (4) Hay khi nung nóng kết tủa Al(OH)3 : 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O (5) Bước 2: Giáo viên phân tích để học sinh thấy rằng: + Từ (1) để có lượng kết tủa tối đa thì số mol OH- = 3 số mol Al3+ + Từ (3) nếu nOH = 4 n 3  thì sẽ không còn kết tủa . Al  + Với một lượng kết tủa xác định mà giả thiết cho (ở đề bài) ta sẽ có 2 trường hợp ( học sinh chỉ cần nhớ 2 biểu thức dưới đây) : Trường hợp 1: nOH (nhỏ nhất ) cần lấy = 3 n↓ (*)  Trường hợp 2: nOH (lớn nhất ) = 4 n 3  - n↓ (**) Al  Từ đó việc tính toán sẽ nhanh hơn rất nhiều. +Nếu dung dịch X chứa ion Al3+ và ion H+ thì khi cho dung dịch kiềm ( chứa ion OH- ) vào X sẽ có 2 trường hợp sau: a/Trường hợp 1: nOH (nhỏ nhất ) cần lấy = 3 n↓ + n H  b/ Trường hợp 2: nOH (lớn nhất ) = n H + 4 n Al - n↓   Bước 3: Hướng dẫn giải các bài tập 7 3  (***) (****) Bài 1: Cho 400 ml dung dịch Al(NO3)3 1,5M tác dụng với V(lít) dung dịch NaOH 0,5M, lượng kết tủa thu được là 15,6gam. Gía trị lớn nhất của V là: A. 4,4 B. 2,2 C. 4,2 D. 3,6 Cách giải: n Al 3 = 0,4.1,5 = 0,6 mol n↓ = 15,6 = 0,2 mol 78 Ta có các PTHH sau: Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 (1) Al(OH)3 +OH- → [Al(OH)4] - (2) Áp dụng (**) ta có: nOH = 4.0,6 – 0,2 = 2,2  Vdung dịch NaOH =  2,2 = 4,4 0,5 Ta chọn đáp án A Bài 2: Cho V lít dung dịch NaOH 0,3M vào 200 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,2M thu được một kết tủa keo trắng. Nung kết tủa này đến khối lượng lượng không đổi thì được 1,02 gam rắn. Giá trị của V là: A. 0,2 lít và 1 lít B. 0,2 lít và 2 lít C. 0,3 lít và 4 lít D. 0,4 lít và 1 lít Cách giải: n Al 3 = 2.0,2.0,2 = 0,08 mol n Al2O = 1,02 = 0,01 mol 102 Ta có các PTHH sau: Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 (1) Al(OH)3 +OH- → [Al(OH)4] - (2) 0 t 2Al(OH)3  Al2O3 + 3H2O (4) 0,02 0,01 Giáo viên phân tích: Theo giả thiết có 2 trường hợp + Vmax với nOH (lớn nhất ) = 4 n Al - n↓ = 4.0,08 – 0,02 = 0,3   Vdung dịch NaOH = 3 0,3 = 1 lít 0,3 + Vmin với nOH (nhỏ nhất ) = 3 n↓ = 3.0,02 = 006  8  Vdung dịch NaOH = 0,06 = 0,2 lít. 0,3 Ta chọn đáp án A Bài 3: : Cho mg Na tan hết trong 100ml dung dịch Al2(SO4)3 0,2M. Sau phản ứng thu được 0,78 gam kết tủa. Giá trị của m là: A. 0,69 gam B. 0,69 gam hoặc 3,45 gam C. 0,69 gam hoặc 3,68 gam. D. 0,69 gam hoặc 2,76 gam Cách giải: n Al 3 = 0,1.0,2 .2= 0,04 mol n↓ = 0,78 = 0,01 mol 78 Ta có các PTHH sau: 2Na + 2H2O → 2Na+ + 2 OH  + H2 ↑ (1) Al3+ + 3 OH  → Al(OH)3 (2) Al(OH)3 + OH  → [Al(OH)4] - (3) Giáo viên phân tích: Theo giả thiết có 2 trường hợp + Vmin với nOH (nhỏ nhất ) = 3 n↓ = 3.0,01 = 0,03 mol   nNaOH = nNa = 0,03  mNaOH = 0,03.23 = 0,69 gam . + Vmax với nOH (lớn nhất ) = 4 n Al - n↓ = 4.0,04 – 0,01 = 0,15 mol  3  nNaOH = nNa = 0,15  mNaOH = 0,15.23 = 3,45 gam . Ta chọn đáp án B Bài 4: Hòa tan 21 gam hỗn hợp gồm Al và Al2O3 bằng HCl được dung dịch A và 13,44 lít H2(ở đktc). Thêm V lít dung dịch NaOH 0,5M vào dung dịch A thu được 31,2 gam kết tủa. Giá trị của V là ? A. 2,4 B. 2,4 hoặc 4 C. 4 D. 1,2 hoặc 2 Cách giải: Ta có các PTHH sau: 2Al + 6H+ → 2 Al 3 +3 H2 ↑ (1) Al2O3 + 6H+ → 2 Al 3 + 3H2O (2) Al3+ + 3 OH  → Al(OH)3 (3) Al(OH)3 + OH  → [Al(OH)4] - (4) 9 Từ (1) nAl = 2.n H 2 3 = 2.13,44 21  0, 4.27 = 0,4 mol  số mol Al2O3 = = 0,1 mol 3.22,4 102 n Al 3  (1) (2)= 0,4 + 2.0,1 = 0,6 mol. n↓ = 31, 2 = 0,4 mol 78 Giáo viên phân tích: Theo giả thiết có 2 trường hợp + Vmin với nOH (nhỏ nhất ) = 3 n↓ = 3.0,4 = 1,2 mol   Vdung dịch NaOH = 1,2 = 2,4 lít . 0,5 + Vmax với nOH (lớn nhất ) = 4 n Al - n↓ = 4.0,6 – 0,4 = 2 mol   Vdung dịch NaOH = 3 2 = 4 lít . 0,5 Ta chọn đáp án B Bài 5: Cho 46,95 gam hỗn hợp X gồm K và Ba tác dụng với dung dịch AlCl3 dư, thu được 19,50 gam kết tủa. Phần trăm khối lượng của K trong X là: A. 24,92%. B. 12,46%. C. 75,08%. D. 87,54%. Cách giải: n↓ = 19,5 = 0,25 mol 78 Gọi x, y là số mol của K và Ba trong hỗn hợp X. Từ giả thiết: 39x + 137y = 46,95 (*) Ta có các PTHH sau: 2K + 2H2O → 2KOH + H2 (1) Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 (2) Al3+ + 3 OH  → Al(OH)3 (3) Từ (1) (2) ta có: số mol OH- = x +2y Mà nOH (nhỏ nhất ) = 3 n↓  x + 2y = 0,25 (**)  Giải hệ phương trình (*) và (**) ta có : x = 0,15; y = 0,3 10