Phương pháp Giải bài toán hóa học

Chia sẻ: Nguyen Van Bang | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

802
lượt xem 177
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giải bài toán hóa học ở THCS Khi giải các bài toán hóa học ở THCS, nhiều học sinh thường cảm thấy khó khăn do một số nguyên nhân sau: + Các em chưa nắm vững được các định luật và các khái

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Phương pháp Giải bài toán hóa học

Giải bài toán hóa học ở THCS Khi giải các bài toán hóa học ở THCS, nhiều học sinh thường cảm thấy khó khăn do một số nguyên nhân sau: + Các em chưa nắm vững được các định luật và các khái niệm cơ bản về hóa học, chưa hiểu đầy đủ ý nghĩa định tính và định lượng của kí hiệu hóa học, công thức và phương trình hóa học. + Các kỹ năng như xác định hóa trị, lập công thức và cân bằng phương trinh HH còn yếu và chậm. + Một loạt các bài nhỏ giúp cho việc khắc sâu kiến thức hoặc rèn kỹ năng như: * Tính về mol nguyên tử, phân tử. Số nguyên tử, phân tử... * Lập công thức và tính theo công thức hợp chất. * Nồng độ dung dịch và pha chế dung dịch. * Các phép tính có liên quan đến tỷ lệ phần trăm, hiệu suất. Do ít được rèn luyện thường xuyên, học sinh có khả năng giải được các bài tập nhỏ trên, song khi lồng ghép vào các bài toán hóa học hoàn chỉnh (Ví dụ bài toán tính theo công thức và phương trình hóa học có vận dụng cả nồng độ, hiệu suất...) thì lại quên hay không biết cách giải quyết. + Học sinh không nắm được những tính chất hóa học cần thiết để giải bài toán như phản ứng có xẩy ra không? Sản phẩm là những chất nào? Dưới đây sẽ đi phân tích từng dạng toán cụ thể ở THCS. I. Các dạng toán cơ bản: 1. Đặc điểm: - Chỉ dựa vào một PTPU đơn giản để tính toán. - Cho biết một lượng chất, tính lượng chất khác theo PTPU: + Cho lượng chất ban đầu, tính lượng sản phẩm thu được. + Cho lượng chất ban đầu, tính lượng chất tác dụng hết. + Cho lượng sản phẩm thu được, tính lượng chất ban đầu cần dùng. 2. Cách giải: + Đọc kỹ đề bài, tóm tắt để xác định rõ các yếu tố cho và cần tìm. + Viết PTPU xẩy ra và cân bằng PT. + Tìm sự liên hệ định lượng giữa các yếu tố cho và cần tìm (Dựa vào đề bài và PT, sử dụng đơn vị thich hợp) + Tính theo yêu cầu của đề bài. 3. Một số ví dụ: Ví dụ 1. Tính thể tích khí H2 sinh ra ở đktc khi cho: a. 13 gam Zn tác dụng với dd H2SO4 loãng, dư. b. DD có chứa 0,1 mol HCl tác dụng với Fe dư. Cách giải phần a: + Tóm tắt: 13 gam Zn --- H2SO4 loãng, dư ---> V H2 = ? (đktc) + Viết PTPU: Zn + H2SO4 ---> ZnSO4 + H2 + Sự liên hệ: Cứ 1 mol Zn phản ứng hết thì tạo thành 1 mol H2 hay 65 gam Zn phản ứng hết thì tạo thành 22,4 lít H2 (đktc) + Tính toán: Vậy 13 gam Zn ............................. x lít H2 ở đktc. ---> x = 22,4.13/65 = 4,48 lít
Những điểm cần chú ý: + Khi viết PTPU, các đại lượng cho và hỏi nên viết ở đầu và cuối PT để có khoảng trống ở giữa viết thêm lời và điền lượng các chất ngay dưới công thức chất đó trong PT. + Khi tìm sự liên hệ định lượng giữa các chất, phải dựa vào tỷ lệ mol rồi mới đổi ra đơn vị thich hợp. Chỉ sau khi đã thành thạo thì mới dùng ngay các loại đơn vị thich hợp. + Khi tính toán nên chú ý dùng các phép toán giản ước (Như 13 với 65 ở trên), làm như thế sẽ giúp ích rất nhiều cho việc giải toán TN ở THPT sau này theo cấu trúc Phát hiện vấn đề - Giải quyết vấn đề (Cảm giác tốt với các con số trong bài toán đó) Cách giải phần B: 0,1 mol HCl --- Fe dư ---> V H2 ở đktc PTPU: 2HCl + Fe ---> FeCl2 + H2 Theo PT thì cứ 2 mol HCl thì tạo ra 22,4 lít H2 Vậy 0,1 mol HCl thì tạo ra x lít H2 ---> x = 22,4.0,1/2 = 1,12 lít Ví dụ 2. Nung một tấn đá vôi thì có thể thu được bao nhiêu vôi sống? Nếu hiệu suất chỉ đạt 90% thì vôi sống thu được là bao nhiêu? Cách giải: 1 tấn hay 1000 kg CaCO3 ---> mCaO = ?, mCaO = ? khi H = 90% CaCO3 ---> CO2 + CaO Cứ 100 g CaCO3 thu được 56 g CaO và thực tế thu được 90%.56 g CaO hay 100 kg ----------------- 56 kg ---------------------- 90%.56 kg Vậy 1000 kg ---------------- x kg -------------------------- y kg x và y là hai đáp án cần tìm. Ví dụ 3. Trung hòa dd NaOH bằng dd HCl. a. Viết PTPU xẩy ra. b. Nếu có 200 gam dd NaOH 10% thì phải dùng bao nhiêu gam dd HCl 3,65% để trung hòa? Cách giải: Nếu xét riêng các yếu tố định lượng liên quan đến nồng độ dd: 200 gam dd NaOH 10% ---> mNaOH = 20 gam và muốn tính số gam dd HCl 3,65% cần thiết để trung hòa cần tính được mHCl nguyên chất thì thực tế lại là bài toán cơ bản sau: 20 gam NaOH --- + HCl ---> Tính mHCl cần thiết. II. Một số dạng bài toán biến đổi thường gặp ở THCS. 1. Cho biết một lượng chất, tính nhiều lượng chất khác theo PTPU: Về thực chất đây là dạng bài toán cơ bản có chung một yếu tố định lượng. Khi giải bài toán nên gộp lại cho gọn. Ví dụ 1. Để điều chế oxit sắt từ bằng cách oxi hóa sắt ở nhiệt độ cao. Tính số gam Fe và O2 cần dùng để điều chế được 2,32 gam Fe3O4. Cách giải: PTPU: 3Fe + 2O2 ---> Fe3O4 Nếu làm bài toán theo dạng cơ bản thì cần tính toán hai lần theo các dạng cơ bản sau:
3Fe ---> Fe3O4 và 2O2 ---> Fe3O4 Khi đó nên làm gộp lại theo lập luận như sau: Cứ 3.56 gam Fe tác dụng hết với 2.32 gam O2 thì điều chế được 232 gam Fe3O4 Vậy x gam Fe ------------------------- y gam O2 ------------------- 2,32 gam Fe3O4 Một số ví dụ tương tự như: Ví dụ 2. Khử 48 gam CuO bằng khí H2 a. Tính số gam Cu điều chế được. b. Tính thể tích H2 ở đktc cần thiết. Ví dụ 3. Hòa tan 1,12 gam Fe trong dd H2SO4 lấy dư. Tính số mol muối tạo thành và thể tích khí thoát ra ở đktc. Ví dụ 4. Đun 8,9 kg (C17H35COO)3C3H5 với một lượng dư dung dịch NaOH. a. Viết PTPU. b. Tính lượng glyxerol sinh ra. c. Tính lượng xà phòng thu được nếu như phản ứng xẩy ra hoàn toàn và xà phong chứa 60% theo khối lượng C17H35COONa. 2. Đồng thời cho biết hai lượng chất tham gia phản ứng, tính lượng sản phẩm: Khi đồng thời cho hai lượng chất tham gian phản ứng, phải hiểu bài toán rơi vào các tình huống sau: a. Hai lượng chất đã cho tác dụng vừa hết, sau khi kết thúc không còn lượng dư của chất tham gia phản ứng. Để tính lượng sản phẩm thu được, có thể dùng bất kỳ một trong hai lượng đã cho để tính toán. b. Khi phản ứng kết thúc, một trong hai lượng chất ban đầu vẫn còn dư: Để tính lượng sản phẩm thu được, phải dùng lượng chất ban đầu nào đã phản ứng hết để tính toán, không tính theo lượng chất kia, chất còn dư sau phản ứng. Về mặt phương pháp, có thể giải bài toán như sau: + Xác định xem có phải phản ứng xẩy ra hoàn toàn không, để sau này phân biệt với dạng bài toán xẩy ra không hoàn toàn, sản phẩm còn cả hai chất ban đầu chưa tham gia phản ứng hết. + Chia bài toán thành hai phần độc lập và giải theo trình tự: * Tính toán với lượng chất đã cho để xem bài toán rơi vào trường hợp nào, thường gọi là tính lượng chất thừa, thiếu. * Tính lượng sản phẩm thu được. Phần tính lượng chất thừa, chất thiếu thực chất là một bài toán dạng cơ bản, coi như mới biết lượng ban đầu nào đó trong hai lượng chất nào đó đã cho và tính lượng chất kia đã phản ứng hết với nó. So sánh kết quả tính được với lượng chất đầu bài cho để rút ra kết luận. Nếu bài toán không yêu cầu tính lượng chất tham gia phản ứng còn dư thì có thể chỉ cần xét tỷ lệ hoặc so sánh các số liệu để kết luận mà không cần tính cụ thể. Ví dụ 1. Tính số gam nước sinh ra khi cho 8,4 lít H2 tác dụng với 2,8 lít O2 (Các thể tích đo ở đktc) Cách giải: PTPU: 2H2 + O2 ---> 2H2O Theo PTPU, cứ 2 lít H2 thì tác dụng hết với 1 lít O2 (Tỷ lệ 2 : 1 về thể tích) Vậy sau phản ứng phải còn H2 dư vì tỷ lệ thể tích đề cho này lớn hơn 2 lần.
* Việc dùng lượng chất ban đầu nào (Để từ đó tính ra lượng chất kia cần thiết để phản ứng hết với nó) không nên lấy bất kỳ mà cần xem xét để chọn, sao cho khi tính gọn, không bị lẻ. Ví dụ 2. Cho 114 gam dd H2SO4 20% vào 400 gam dd BaCl2 5,2%. Viết PTPU và tính khối lượng kết tủa tạo thành. Cách giải: + Số gam H2SO4 nguyên chất: 20.114/100 = 22,8 gam (1) + Số gam BaCl2 nguyên chất: 5,2.400/100 = 20,8 gam (2) PTPU: BaCl2 + H2SO4 ---> BaSO4 + 2HCl Theo PTPU cứ 208 gam BaCl2 thì tác dụng vừa đủ với 98 gam H2SO4. Dễ nhận thấy không nên dùng (1) mà dùng (2) vì với các lượng chất 208 gam và 20,8 gam BaCl2 thì có thể tính nhẩm ngay được lượng H2SO4 cần dùng là 9,8 gam. * Trong một số bài toán HH của THCS, đề bài cũng cho biết đồng thời hai lượng chất (Một lượng chất tham gia phản ứng và một lượng chất tạo thành). Thực chất đây cũng chỉ là những bài toán cơ bản mà thôi. Ví dụ 3. Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp khí gồm có CO và H2 cần dùng 9,6 gam khí O2. Khí sinh ra có 8,8 gam CO2. a. Viết PTPU xẩy ra. b. Tính % hh khí ban đầu theo số mol và theo khối lượng. Hướng dẫn: + Sau khi viết PTPU, để thấy được dạng cơ bản là từ lượng CO2 thu được cần phải tính lượng CO và O2 đã phản ứng với CO. Tính lượng O2 đã phản ứng với H2 rồi từ đó theo PT mà tính lượng H2. + Trong khi tính toán nên định hướng theo đơn vị là mol cho gọn. Ví dụ 4. Người ta đốt cháy S trong một bình chứa 10 gam O2. Sau phản ứng người ta thu được 12,8 gam khí SO2. a. Tính khối lượng S đã cháy. b. Tính khối lượng O2 còn thừa sau phản ứng. Hướng dẫn: + Đây là dạng bài toán cơ bản: Từ lượng SO2 tính lượng S đã cháy và lượng O2 đã phản ứng (Từ một lượng sản phẩm, tính lượng hai chất đã tham gia phản ứng) + Định hướng: O2 còn thừa sau phản ứng. * Trong một số bài toán lớp 8, khi học về định luật bảo toàn khối lượng các chất, học sinh đã gặp dạng toán này. Ví dụ 4. Than cháy theo phản ứng: Than + khí oxi ---> Khí cácbonic. Cho biết khối lượng than là 9 kg, khối lượng khí oxi là 24 kg. Hãy tính khối lượng khí cacbonic tạo thành. Hướng dẫn: Phải hiểu rằng đây là dạng toán đồng thời cho biết hai lượng chất tham gia phản ứng, song tại thời điểm đó học sinh chưa giải được dạng toán này. Khi đó cần bổ sung thêm cho chính xác "... khối lượng khí oxi bằng 24 kg" nên thay bằng "... khối lượng khí oxi đã phản ứng hết là 24 kg", Như vậy khi tính lượng chất sinh ra mới dùng được định luật bảo toàn khối lượng. Chính vì vậy, cần tỉnh táo với các bài cho cả hai lượng chất tham gia phản ứng xem có thể áp dụng định luật bảo toàn khối lượng được hay không.
3. Loại bài toán về hỗn hợp các chất: a. Tìm tỷ lệ thành phần của hỗn hợp (Theo khối lượng, thể tích hay số mol): Ví dụ: Hòa tan 9 gam hợp kim Al - Mg trong dd HCl có 10,08 lít H2 bay ra ở đktc. Xác định thành phần % Al và Mg trong hợp kim. Cách giải: Khác với các loại bài toán đã nghiên cứu, ở đây các dữ kiện đã cho không phải là các yếu tố để từ đó có thể tính toán theo từng phương trình riêng biệt. 2Al + 6HCl ---> 2AlCl3 + 3H2 (1) Mg + 2HCl ---> MgCl2 + H2 (2) 9 gam hh --------------- 10,08 lít Cần phải chuyển về dạng toán cơ bản (Tính toán theo một phương trình) bằng cách đặt ẩn số: + Đặt 1 ẩn số: Giả sử đặt khối lượng Al có trong 9 gam hợp kim là x gam với điều kiện là 0 < x < 9. Vậy khối lượng Mg có trong hợp kim là 9 - x gam Theo từng phương trình (1) và (2) ta sẽ tính được thể tích H2 thoát ra theo ẩn số x và lập được phương trình: 3.22,4x/54 + 22,4(9 - x)/24 = 10,08 Phần tiếp theo chỉ là kỹ năng giải toán bậc nhất có 1 ẩn số và kiểm tra kết quả có thỏa mãn điều kiện hay không, đây là phần thường hay bỏ quên nên sau này khi làm bài hay mắc lỗi khi gặp những bài toán phức tạp. + Có thể lập được các phương trình toán học đơn giản hơn bằng cách lập 2 ẩn số và tính lượng chất theo số mol: nH2 = 10,08/22,4 = 0,45 mol Đặt khối lượng Al, Mg có trong hỗn hợp lần lượt là x và y gam, 0 < x, y < 9. Theo từng phản ứng (1) và (2) sẽ tính được số mol H2 thoát ra theo ẩn x, y và lập được hệ phương trình: 3x/54 + y/24 = 0,45 x+y=9 Giải hệ PT trên tính x, y. Nếu đã thành thạo hơn thì có thể đặt x, y là số mol Al, Mg có trong hh, khi đó ta có hệ phương trình: nH2 = 3x/2 + y = 0,45 m = 27x + 24y = 9 b. Bài toán về hỗn hợp nhưng thực chất là bài toán cơ bản (Tính toán theo từng phương trình riêng biệt) Ví dụ: Ngâm 15 gam hh bột các kim loại Fe và Cu trong dd CuSO4 dư. Phản ứng xong thu được chất rắn có khối lượng 16 gam. a. Viết PTPU đã xẩy ra. b. Tính thành phần % theo khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu. Cách giải: Đặt số gam Fe có trong 15 gam hh đầu là x gam với 0 < x < 15. Vậy số gam Cu là 15 - x gam. PTPU: Fe + CuSO4 ---> FeSO4 + Cu Ta lập được PT: (15 - x) + 64x/56 = 16 c. Cần chú ý rằng về mặt toán học, để tính được thành phần % hay tỷ lệ thành phần của hh, không nhất thiết phải biết lượng cụ thể của các chất trong hh đó (số gam, số lít hay số mol) mà có thể chỉ cần biết lượng các chất bằng chữ hay tỷ lệ của chúng.
Ví dụ: Khi nung hh CaCO3 và MgCO3 thì khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng bằng một nửa khối lượng hh ban đầu. Xác định % khối lượng các chất trong hh ban đầu. Cách giải: Đưa về dạng quen thuộc là biết lượng cụ thể của các chất bằng cách giả sử cho khối lượng hh ban đầu là 100 gam. Khi đó khối lượng chất rắn thu được sau khi nung bằng 50 gam. 4. Loại bài toán tính theo PTPU xẩy ra liên tiếp nhau: Loại bài toán này thực chất cũng là những bài toán cơ bản được thực hiện nối tiếp nhau. Nên lập sơ đồ biến đổi để từ sơ đồ này có thể tính trực tiếp bỏ qua những bước trung gian. Ví dụ: Từ 80 tấn quặng pirit chứa 40% lưu huỳnh sản xuất được 92 tấn axit H2SO4. Hãy tính hiệu suất của quá trình. Cách giải: Các PTPU: 4FeS2 + 11O2 ---> 2Fe2O3 + 8SO2 (1) 2SO2 + O2 ---> 2SO3 (2) SO3 + H2O ---> H2SO4 (3) Nếu làm theo cách giải cơ bản: + Từ 80 tấn quặng pirit (40% S) ---> Khối lượng FeS2 hay S. + Theo (1): Từ khối lượng FeS2 hay S ---> Khối lượng SO2. + Theo (2): Từ khối lượng SO2 ---> Khối lượng SO3. + Theo (3): Từ khối lượng SO3 ---> Khối lượng H2SO4 (Lý thuyết) - Nếu lập sơ đồ biến đổi: S ---> SO2 ---> SO3 ---> H2SO4 và tính trực tiếp ngay theo quan hệ: S ---> H2SO4 - Có thể lập ngay dựa vào định luật bảo toàn khối lượng cho nguyên tố S để rút ra quan hệ: S ---> H2SO4 - Cần chú ý: Nếu theo (1) thì toàn bộ S trong FeS2 chuyển thành SO2 nên ta có được S ---> SO2 (Thay cho tính theo FeS2), còn trong trường hợp bài toán khác, ví dụ: Cu + 2H2SO4 ---> CuSO4 + SO2 + 2H2O sẽ không có được quan hệ tỷ lệ S ---> SO2 vì lượng S trong H2SO4 chỉ có 1 phần biến đổi thành SO2 nên phải dùng 2H2SO4 ---> SO2.