Sáng kiến kinh nghiệm "1 Số phương pháp giải bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng" - Võ Lệ Thu

Nội dung tài liệu: Sáng kiến kinh nghiệm "1 Số phương pháp giải bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng" - Võ Lệ Thu

1. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng A- Đặt vấn đề: I, Lý do chọn đề tài : Trong công tác giảng dạy Hoá học, nhiệm vụ chính của giáo viên là truyền thụ kiến thức cơ bản cho học sinh, rèn luyện các kỹ năng, thao tác thực hành thí nghiệm, giúp học sinh nắm vững được kiến thức sách giáo khoa. Song bên cạnh đó, một nhiệm vụ không kém phần quan trọng là đào tạo và bồi dưỡng nhân tài cho đất nước. Nhiệm vụ đó được cụ thể hoá bằng kiến thức mà các em có được khi vào học các ban khoa học tự nhiên ở THPT và thành tích các em thi vào các trường chuyên Tỉnh và Bộ... Cấu trúc đề thi học sinh giỏi chủ yếu là câu hỏi và bài tập nâng cao, nhằm chọn đúng đối tượng học sinh khá giỏi. Trong Hoá học cơ sở lượng kiến thức mang tính bao quát, tổng thể của chương trình Hoá học phổ thông nên bài tập nâng cao có thể phát triển ở nhiều dạng. Trong số đó, một dạng bài tập mà ta thường xuyên gặp trong cấu trúc đề thi học sinh giỏi là: “Xác định công thức hoá học của chất”. II- Mục đớch, nhiệm vụ của đề tài: Trước tình hình chung hiện nay. Việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất và đời sống ngày nay càng phát triển mạnh và mở rộng. Do đó việc cải thiện các trang thiết bị, dụng cụ máy móc. Việc đưa công nghệ tiên tiến vào mọi lĩnh vực nhằm phát triển kinh tế, bảo vệ an ninh quốc phòng là rất cần thiết. Để đạt được mục tiêu đó thì mỗi quốc gia phải định hướng đào tạo nhân tài từ trong trường học theo các chuyên ngành khác nhau. Chuyên ngành hoá học là một trong những chuyên ngành có nhiều ứng dụng trong thực tiễn cuộc sống. Nó phục vụ cho nhiều chuyên ngành khác phát triển. Vì vậy một việc rất cần thiết là ngay từ cấp cơ sở trong hệ thống trường học phổ thông nên hình thành và đào tạo khối mũi nhọn bộ môn hoá học. III. Phạm vi và đối tượng nghin cứu: - Qua quá trình nghiên cứu đã giúp tôi hoàn thiện hơn về công tác bồi dưỡng học sinh giỏi cũng như khắc sâu kiến thức cho các em trong chương trình THCS. - Đối với học sinh: Giúp các em biết phân chia đề ra từng dạng nhỏ và định hướng được phương pháp giải loại bài tập này. IV. Phương phỏp nghin cứu: Đây là dạng bài tập khó luôn làm vướng mắc học sinh, bởi vậy để các em tháo gỡ được vướng mắc này, trong quá trình dạy bồi dưỡng tôi đã tìm hiểu, nghiên cứu đưa ra phương pháp giải. Cách thức khai thác suy luận lô gíc để loại trừ các trường hợp
2. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng và chọn được tên chất, đây cũng là dạng thường xuyên bắt gặp trong quá trình các em làm bài tập trong các tài liệu nâng cao chương trình THCS Theo tôi, có thể phân chia dạng này thành hai dạng bài tập nhỏ như sau: 1- Xác định chất dựa vào thành phần định tính. 2- Xác định chất dựa vào thành phần định lượng. ở đây tôi chỉ xin trình bày cụ thể hoá dạng bài tập xác định chất dựa vào sự phân tích định lượng. B - Giải quyết vấn đề I- Cơ sở lý luận: 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 ( Đối với 30 em học sinh) Cách giải khoa học và giải không khoa học Không giải được và đúng kết quả nhưng đúng kết quả giải sai Số lượng 0 6 24 Tỷlệ % 0% 20% 80% ii. Cơ sở thực tiễn: 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 và không tìm tòi - 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. Nội dung đề tài: 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). 2
3. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng 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. + 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 ứng chữ cái. 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. 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) 2 Hơn nữa B + H2O d 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), d2 G thuộc loại hợp chất nào? (kiềm) - Lập sơ đồ định lượng: A t o 0,6 g oxit bazơ + oxit axit C 2 +H2O +d Đ (dư) 0,96g d2 chất G 2,76 g d2 chất E (kiềm) 3
4. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng A + Đ - Vì B có 2 khả năng nên phân chia trường hợp. * Trường hợp 1: B là Oxit của kim loại kiềm + Ký hiệu B là: M2O + Viết phương trình: ( M2O + H2O = 2MOH ) (*) + 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 M2O 1 mol H2O 0,96 0,6 + Từ số mol, khối lượng B, tìm ra M? n = n = 0,02mol M 2O H2O 18 0,6 M = 30 M = 7 Liti M 2O 0,02 * 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 Li2CO3 hoặc Li2SO3, vì các muối còn lại của Li không phân huỷ) Suy ra các chất B, C, G ? (B là Li2O có n = 0,02mol , C là CO2 hoặc SO có n = 0,02 mol) + Dung dịch Đ tác dụng được với 2 nA = 0,02 mol CO2 hoặc (SO2) thì Đ là những chất nào? Đ là kiềm hoặc muối ( = CO3; = SO3 tan) + 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 + CO2 2) M(OH)n +SO2 3) M2(CO3)n + CO2 + H2O 4) M2(SO3)n + SO2 + H2O 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 + nCO2 M2(CO3)n + nH2O 4
5. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng Số mol CO2 là 0,02 mol 0,02 n (mol) Suy ra M (CO ) = 2 3 n n 2,76 Ta có: M = m : n 2M + 60n = 138 M = 69 - 30n 0,02 n = 1 M = 39 Kali n = 2;n = 3 đều loại + Các trường hợp còn lại xét tương tự, kết quả đều không phù hợp suy ra Đ là KOH, E là K2CO3. + Các phản ứng xảy ra là: to Li2CO3 Li2O + CO2 (1) Li2O + H2O 2LiOH (2) CO2 + 2KOH K2CO3 + H2O (3) K2CO3 + 2 LiOH Li2CO3 + 2KOH (4) Vì Li2CO3 ít tan hơn K2CO3 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 ( - NO3) của A, B, X có môi trường trung tính thì A, B, X phải thuộc loại nào? - Số thứ tự (STT) + Vì gốc - NO3 là gốc axit mạnh nên STT ( A) + STT(X) = 76 A, B, X phải là những kim loại mạnh Suy ra điều gì? 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. 5
6. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng - Màu ngọn lửa đỏ, đó là hợp chất của + STT (A) + STT(X) = 76 nguyên tố nào? suy ra STT của các kim loại < 76 + Màu lửa đỏ để nhuộm pháo bông là Stronti(Sr) = 38 - Từ đó sẽ xảy ra các cặp nào? + Trong nhóm II A chỉ có STT ( Ca) ( Lưu ý: STT (A) + STT (X) = 76) + STT ( Ba) = 20 + 56 = 76 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. Cách giải: - B1: Lập công thức tổng quát dạng AxByCz...... - B2: 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 ) - B3: Dựa vào thành phần định lượng, biện luận, chia trường hợp để loại trừ các hợp chất có liên quan. - B4: 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. Bài tập 1: Hợp chất được tạo thành bởi 3 nguyên tố có khối lượng 10,8g, người ta xử lý cẩn thận bằng Cl2. Khi đó thu được hỗn hợp 2 muối Clorua và Hydroclorua mà từ đó có thể điều chế được 400 g dung dịch HCl 7,3%. Khối lượng tổng của 2 muối 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 Cl2 tạo ra HCl - Hợp chất có nguyên tố H - Giả sử hợp chất có dạng AxByHz - Ta có mHCl = 400 x 7,3% = 29,2(g) 29,2 nHCl = = 0,8(mol) 36,5 nH = 0,8(mol) mH = 0,8 (g) 6
7. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng Khối lượng của nguyên tố A và B là 10,8 - 0,8 = 10(g) Giả sử trong hợp chất đầu nguyên tố A chiếm 42,6 % ta có: m 42,6 A m 4,6(g) 10,8 100 A Mặt khác, gọi công thức muối clorua của A là ACln M A 39,3 M A 22,98n M A 35,5n 100 + n = 1 MA = 23 A là Na + n = 2 MA = 46 (loại) + n = 3 MA = 69 (loại) +................. + Các giá khác đều không thoã mãn. Vậy trong hợp chất đầu phải có Na. 4,6 nA = nNa = = 0,2 (mol) 23 mNaCl = 0,2 x 58,5 = 11,7 (g) Suy ra mB = 10,8 - mNa - mH = 5,4 (g) Giả sử muối clorua của B có dạng BClm 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 5,4 M B = M B 9m 26,7 M B 35,5m + m = 1 MB = 9 B là Beri ( Be) khi đó hợp chất có dạng: NaxBeyHz hợp chất này không tồn taị. + m = 2 MB = 18 (loại) + m = 3 MB = 27 B là Al khi đó hợp chất có dạng: NaxAlyHz. 5,4 Số mol Al là: nAl = = 0,2 (mol) 27 Ta có: x : y : z = 0,2 : 0,2 : 0,8 = 1 : 1 : 4 Vậy Công thức hợp chất là: NaAlH4 Các giá trị khác của m không thoã mãn. 7
8. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng Bài tập 2 : Dùng 1,568 l H2 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 H2 và còn 0,64g kim loại A hoá trị II. Cho A phản ứng hết với H2SO4 đặc nóng thu được 0,224l SO2. (Các thể tích khí đo ở đktc) a) Tìm m = ? b) Tìm công thức của hai Oxit trên. Giải: a) + A có hoá trị II Oxit là AO + B có hoá trị n Oxit là B2On 1,508 + n = 0,07(mol) H2 22,4 Phản ứng: H2 + AO A + H2O (1) nH2 + B2On 2B + nH2O (2) Theo (1) và (2) : n = n H 2O H 2 m = 0,07 . 18 = 1,26 (g) H2O m(A, B) = 4 + 0,14 - 1,26 = 2,88 (g) b) A phản ứng với H2SO4 A + 2H2SO4 ASO4 + 2H2O + SO2 (3) Theo (3) ta có: n = n = 0,01 (mol) A SO2 0,64 Suy ra MA = 64 (g) 0,01 A là Cu và oxit của A là CuO Khối lượng B là: 2,28 - 0,64 = 2,24 (g) 0,896 n sinh ra là: 0,04(mol) H2 22,4 - Phản ứng B với HCl là: n B + nHCl BCln + H  (4) 2 2 0,08 Theo (4) : nB = (mol) n 22,4.n Suy ra: MB = 28n 0,08 + n = 1: MB = 28 (loại) 8
9. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng + n = 2: MB = 56 (Fe) + n = 3: MB = 84 (loại) Vậy B là Fe. Trong muối clorua Fe có hóa trị II, nhưng oxit có thể hoá trị khác. Do đó công thức Oxit là: FexOy Khối lượng FexOy là 4 (g) - mCuO = 4 - 0,01 . 80 = 3,2(g) to Phản ứng: FexOy + yH2 xFe + yH2O (5) Số mol H2 ở phản ứng (5) là: 0,07 - 0,01 = 0,06 (mol) 0,06 Theo (5): n FexOy = mol y 3,2y 56x + 16 y = 0,06 3,36 x = 2,24 y x : y = 2 : 3 Công thức Oxit sắt là: Fe2O3 Ngoài 2 dạng chính mà tôi đã trình bày ở trên, trong quá trình học các em còn làm quen với một số dạng khác về lập công tác hoá học của một chất dựa theo thành phần định lượng đó là: Bài tập 3: Có hai chất khí A và B + Công thức hoá học của A có dạng C2xHy và của B có dạng CxH2x + Tỉ khối của A đối với không khí là 2; của B đối với A là 0,482 Hãy xác định công thức hoá học của các chất khí A và B đó. Giải: M 24x y Ta có : d = A = 2 A/kk 29 29 24x + y = 58 y = 58 - 24x M B 14x Ta lại có : dB/A = = 0,482 M A 58 x = 2 y = 10 9
10. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng Do đó công thức hoá học: + Của A là C4H10 + Của B là C2H4 Dạng 1: Xác định công thức của 1 chất dựa vào kết quả phân tích định lượng (Biết thành phần % của các nguyên tố). Một hợp chất vô cơ AxByCz có chứa về khối lượng A là a% ; % khối lượng B là b%; % khối lượng C là c%. Ta có tỷ lệ về số mol các nguyên tố: a b c x: y : z = : : M A M B M c Trong đó a, b, c là thành phần % khối lượng các nguyên tố trong hợp chất. MA, MB, Mc là khối lượng mol nguyên tử các nguyên tố. - Với các hợp chất vô cơ tỷ lệ tối giản giữa x, y, z thường cũng là giá trị các chỉ số cần tìm. Lưu ý: Số gam Số mol = Khối lượng mol Số lít (đktc) Số mol = 22,4 Bài tập1: Phân tích một hợp chất vô cơ A có thành phần % theo khối lượng của Đồng là 40% ; Lưu huỳnh 20% và Oxy là 40% Xác định công thức hoá học của A Giải: Vì % Cu + % S + % 0 = 40 + 20 + 40 = 100% Nếu A chỉ có Cu, S và O Gọi công thức của A là: CuxSy0z 10
11. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng Ta có tỷ lệ số mol các nguyên tố Cu; S; 0 là : %Cu %S %0 40 20 40 x : y : z = : : : : = 0,625 : 0,625 : 2,5 = 1: 1: 4 M Cu M S M 0 64 32 16 Vậy A có công thức hoá học CuS04 Bài tập 2: Đốt cháy hoàn toàn 13,6g hợp chất A, thì thu được 25,6 g S02 và 7,2g H20. Xác định công thức A . Giải: Hợp chất A có nguyên tố là S và H (vì khi đốt tạo ra S02 và H20 ) và có thể có oxy. Theo đề ta có khối lượng nguyên tố S và H là 25,6 nS 0 0,4mol ns 2 64 ms = 0,4 . 32 = 12,8 (g) 7,2 n 0,4mol nH 0,8mol; mH 0,8(g) H 0 2 18 Tổng khối lượng 2 nguyên tố S và H là: 12,8 + 0,8 = 13,6 (g)= mA Vậy A không có Oxi. Gọi công thức Sx Hy ta có x : y = 0,4 : 0,8 = 1: 2 Công thức đơn giản nhất của A là SH2 hay H2S Bài tập3: Một chất khí X gồm 75% Cacbon và 25% Hiđrô về khối lượng có tỉ khối đối với không khí là O,552. Hãy tìm thể tích không khí vừa đủ để đốt cháy 13,44 lít khí X (đktc) Giải: Chất khí X chỉ gồm hai nguyên tố C và H nên công thức hoá học của X có dạng : CxHy, với x; y N* M x Ta có : dx/kk= = 0.552 Mx = 16g 29 Ta có thể tìm x ; y bằng nhiều cách như sau : Cách 1: Các khối lượng của các nguyên tố trong một hợp chất thì tỉ lệ với nhau nên ta có: 12x y 16 16  75 x 1 75 25 100 12 100 16  25 y 4 100 Suy ra công thức hoá học của chất X là CH4 (Mê tan) Phương trình hoá học của CH4 (Mê tan) : to CH4 + 2O2 CO2 + 2 H2O 11
12. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng 1mol 2mol 13,44l ? V (l) Ta có : V = 13,44 . 2 = 26,88 (l) Do đó ta có thể tích không khí cần dùng cho sự đốt cháy 13,44 lít CH4 là : 26,88 . 5 = 134, 4 (l ) Đáp số: 134,4 lít Cách 2: Trong 1 mol chất X có 75% C và 25% H Ta suy ra trong 1 mol X có : + 75% . 16g = 12g hay 1 nguyên tử C + 25% . 16g = 4g H hay 4 nguyên tử H Công thức hoá học của X có dạng : (CH4)n n N* Ta lại có : Mx = 16g 16 n = 16 n = 1 Do đó ta có công thức hoá học của X là CH4 Cách 3: Ta có : Mx = 16 12 x + y = 16 (*) Với x, y là hai số tự nhiên khác 0 (x, y N*) Từ (*) 12 12x < 16 x N* x = 1 y = 4 Phương trình (*) trong toán học được gọi là phương trình nghiệm nguyên Bài tập 4: Đốt cháy hoàn toàn 0,44g một chất A (Gồm các nguyên tố C, H và O ) người ta thu được hỗn hợp B. Cho hỗn hợp khí lần lượt đi qua hai cái bình : + Bình thứ nhất chứa Điphôtpho pentaoxit P2O5 làm bình này tăng lên 0,36g + Bình thứ 2 chứa Kali hiđrôxit KOH làm bình này tăng lên 0,88g 1. Tìm thành phần phần trăm về khối lượng của hỗn hợp A biết rằng P2O5 hút nước và KOH hoà tan CO2 2. Viết công thức hoá học của chất A biết khối lượng mol của A là 88g. Giải 1. Giả sử một phân tử chất A gồm x nguyên tử C, y nguyên tử H và z nguyên tử O với x, y, z N* Ta có công thức hoá học của chất A là : CxHyOz. Ta có phương trình hoá học của phản ứng cháy: to 4 CxHyOz. + (4x + y - 2z )O2 4xCO2 + 2yH2O + Bình thứ nhất nặng thêm 0,36g nghĩa là khối lượng nước sinh ra sau phản ứng là 0,36g vì P2O5 hút nước. + Bình thứ hai nặng thêm 0,88g nghĩa là khối lượng CO 2 sinh ra sau phản ứng là 0,88g vì CO2 tan trong KOH Do đó ta có khối lượng C có trong 0,44g chất A là : 12  0,88 m = = 0,24 (g) c 44 2.0,36 + Khối lượng hiđrô H : m = = 0,04 (g) H 18 12
13. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng + Khối lượng ôxi : mo = 0,44 - (0,24g + 0,04g) = 0,16 (g) Ta suy ra thành phần phần trăm về khối lượng trong chất A : 0,24 C% = 100% 54,54% 0,44 0,04 H% = 100% 9,09% 0,44 0,16 O% = 100% 36,36% 0,44 12x y 16z 2. Ta có : 54,54 9,09 36,36 12x 54,54 Suy ra : 6 y = 2x y 9,09 16z 36,36 4 y = 4z x = 2z y 9,09 Mặt khác, ta có : MA = 88g 12x + y + 16z = 88 12 . 2z + 4z + 16z = 88 z = 2 x = 4 ; y = 8 Do đó ta có công thức hoá học của chất A là : C4H8O2 Có thể giải một cách khác như sau: 12x y 16z M A C% H % C% 100 C%.M A .12 54,54.88 Ta có : x = x = 4 12.100 1200 H %.M A 9,09.88 y = y = 8 100 100 O%.M 36,36.88 z = A z = 2 16.100 1600 Bài tập 5: Xác định công thức của chất có thành phần theo khối lượng sau: a. 2,04%H; 32,65% S và 65,31% 0 13
14. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng b. Phân tích một muối vô cơ có chứa 17,1% Ca; 26,5 % P; 54,7%0 và a % H (Học sinh tự làm bài tập này) Dạng 2: Tìm công thức hoá học một chất dựa vào phương trình phản ứng hoá học: - Đặt công thức chất đã cho - Gọi a là số mol chất nói trên đã dùng. Viết phương trình phản ứng, đặt số mol a vào phương trình và tính số mol các chất có liên quan. - Lập hệ phương trình, giải hệ. Bài tập 1: Hoà tan hoàn toàn 7,2g một kim loại hoá trị II bằng dung dịch HCl, thu được 6,72 lít H2 ở (đktc). Xác định tên kim loại đã dùng. Giải: Đặt A là kim loại đã dùng và số mol x để phản ứng. Phương trình phản ứng: A + 2HCl –> ACl2 + H2 1mol 1mol x (mol) x (mol) Suy ra ta có hệ số : x . A = 7,2 g (1) x = 6,72 : 22,4 = 0,3 mol (2) Thế (2) vào (1) ta có A = 7,2 : 0,3 = 24 g Vậy A là kim loại Mg Bài tập 2: Hoà tan một lượng Oxit kim loại hoá trị II bằng dung dịch H2S04 10% vừa đủ thu được một dung dịch muối có nồng độ 11,8%. Tìm tên Oxit đã dùng Giải: Đặt công thức Oxit đã dùng là M0 Gọi a là số mol M0 đã dùng, ta có phản ứng: M0 + H2S04 –> MS04 + H20 a a a Lượng H2S04 cần lấy là 98 a (g) 100 Lượng dung dịch H2S04 cần lấy 98a. 980a(g) 10 Lượng dung dịch muối tạo thành = a (M+ 16 )+ 980 a 14
15. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng Nồng độ muối : a M 96 11,8 100(M 96) 11,8(M 996) a(M 16) 980a 100 M 24,36(Magie) Một số bài tương tự (các em tự giải) Bài tập 3: Có hai chất khí A và B mà công thức hoá học của chúng theo thứ tự là C2xHy và CxH2x. Trộn 6ml khí A và 6ml khí B với 70ml 0xi trong một khí nhiên kế. Cho nổ và làm lạnh, ta thu được 36ml CO2 và 13ml oxi. Hãy xác định công thức hoá học của hai chất khí A và B đó. Giải: Phương trình hoá học phản ứng cháy của khí A : to 4C2xHy + (8x + y)O2 8x CO2 + 2yH2O (1) 4mol (8x + y)mol 8xmol 6mol ? V1 ml ? V2 mol Phương trình hoá học của phản ứng cháy của khí B: to 2CxH2x + 3xO2 2xCO2 + 2x H2O (2) 2mol 3xmol 2xmol / / 6mol ? V1 ml ? V2 mol Khi làm lạnh thì hơi nước hoá lỏng; trong khí nhiên kế còn lại khí CO2 và khí oxi dư Oxi còn dư 13ml nên thể tích oxi tham gia các phản ứng cháy là: 70ml - 13ml = 57ml Theo phản ứng (1), ta có thể tích oxi dùng để đốt cháy 6ml khí A là: 6(8x y) 3(8x y) V = (ml) 1 4 2 Theo phản ứng (2), thể tích oxi dùng để đốt cháy 6ml khí B là : 6.3x V / = = 9x (ml) 1 2 3(8x y) Do đó ta có : + 9x = 57 42x + 3y = 114 (a) 2 Theo (1), ta có thể tích CO2 sinh ra là : 6.8x V = = 12x (ml) 2 4 Theo (2), ta có thể tích CO2 sinh ra là : 2x.6 V /= = 6x (ml) 2 2 Thể tích CO2 sinh ra trong ống nghiệm sau phản ứng là 36ml : / V2 + V2 = 18x = 36 x = 2 15
16. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng Thay x = 2 vào (a), ta có y = 10 Vậy: Công thức hoá học của các chất khí A và B theo thứ tự là C4H10; C2H4 Bài tập 4: Cho vào một khí nhiên kế 10ml chất khí A (gồm C và H ) và oxi dư. Cho nổ và làm lạnh, thể tích hỗn hợp thu được sau phản ứng giảm 30 ml, phần còn lại cho đi qua bình đựng KOH thì thể tích hỗn hợp lại giảm thêm 40 ml nữa. Hãy xác định công thức hoá học của hỗn hợp A đó. Giải: Giả sử một phần tử chất khí A gồm x nguyên tử C liên kết với y nguyên tử H, Với x, y N* Công thức hoá học của A có dạng CxHy Phương trình hoá học của phản ứng cháy: to 4CxHy + (4x + y)O2 4xCO2 + 2yH2O 4mol 4xmol 2ymol 10mol ? V1 ml ? V2 ml Khi làm lạnh, hơi nước hoá lỏng, thể tích hỗn hợp sau phản ứng giảm đi 30ml nên ta có thể tích hơi nước sinh ra là: 2y.10 V = 30ml = 30 y = 6 1 4 Ta biết khí CO2 hoà tan vào KOH nên ta có thể tích CO2 sinh ra là: 4x.10 V = 40ml = 40 x = 4 1 4 Do đó ta có công thức hoá học của chất khí A là: C4H6 Bài tập 5: A là một khối lượng kim loại hoá trị II. Nếu cho 2,4 g A tác dụng với 100ml dung dịch HCl 1,5 M thấy sau phản ứng vẫn còn 1 phần A chưa tan hết. Cũng 2,4 A nếu tác dụng với 125ml dung dịch HCl 2M thấy sau phản ứng vẫn còn dư axít. Xác định kim loại A. Bài tập 6: Hoà tan hoàn toàn 4g một Oxit kim loại hoá trị III, bằng dung dịch HN03 37,8 %( vừa đủ ) thu được dung dịch muối có nồng độ 41,72%. a. Tìm công thức Oxit đã dùng b. Làm lạnh dung dịch muối ở trên thấy thoát ra 8,08 g muối rắn. Lọc tách muối rắn thấy nồng độ của muối trong nước lọc là: 34,7% Xác định công thức muối rắn tách ra trong thí nghiệm ( Bài tập 5 và 6 học sinh tự làm ) 16
17. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng Dạng 3: Lập Công thức phân tử của hợp chất hữu cơ gồm các nguyên tố: C, H, 0 . - Dạng đốt cháy (hay phân tích ) a (g) một hợp chất hữu cơ A gồm C, H, 0 ta thu được b (g) C02 và c (g) H20. Lập công thức của A, Biết khối lượng phân tử của A là (MA). - Để giải bài toán dạng này ta có thể dùng một trong ba cách sau: Cách 1: Công thức phân tử của hợp chất A có dạng CxHy0z 3b.100 Tính C% = 11a c H% .100 9a 0% = 100% - (C% + H%) 12x y 16z M Lập tỷ lệ: A C% H % 0% 100 Suy ra x, y, z 3b c Cách 2: Tính m ; m c 11 H 9 m0 a (mc mH ) 12x y 16z M Lập tỷ lệ : A mc mH m0 a Suy ra x, y, z Cách 3: Dựa vào phương trình phản ứng cháy tổng quát: y y CxHy + x 0 2 xC0 2 H 2 0 4 2 y z y CxHy0z + x 0 2 xC0 2 H 2 0 4 2 2 Dựa vào dữ kiện bài toán đưa về số mol lập tỷ lệ tương đương suy ra x, y, z. Bài tập 1: Đốt cháy 4,5 g hợp chất hữu cơ A. Biết A chứa C, H, 0 và thu được 9,9g khí C02 và 5,4g H20. Lập công thức phân tử của A. Biết khối lượng phân tử A bằng 60. Giải 17
18. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng Cách 1: Dựa vào % khối lượng các nguyên tố: Công thức phân tử có dạng: CxHy0z 3b 9,9.3 C% .100 .100 60% 11a 11.4,5 c 5,4 H % .100 .100 13,33% 9a 9.4,5 0% 100 (60 13,33) 26,67% 12x y z 60 Lập tỷ lệ : 60 13,33 26,27 100 –> x = 3; y = 8; z = 1 Cách 2: Các em tự làm tương tự Cách 3: Dựa vào phương trình phản ứng cháy tổng quát Công thức hợp chất hữu cơ có dạng: CxHy0z Theo đề ra ta có 4,5 Số mol của A: n 0,075mol A 60 Số mol của C02 9,9 n 0,225mol C0 2 44 Số mol của H20: 5,4 n 0,3mol H 0 2 18 Phương trình phản ứng: y z y CxHy0z + x 0 2 xC0 2 H 2 0 4 2 2 y z y 1mol . x (mol) . x (mol) (mol) 4 2 2 1 x x 3 0,075 0,225 Suy ra : 1 y y 8 0,075 0,3.2 Mặt khác; MC3H80z = 60 Hay : 36 + 8 + 16z =60 –> z = 1 Vậy công thức của A là C3H80 18
19. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng Bài tập 2:. Melamine là một hợp chất hữu cơ, phân tử chỉ chứa các nguyên tổ C, H, N. Vì lợi nhuận, một số hãng sản xuất đã pha chế Melamine vào sữa gây ra nhiều tác hại đối với sức khoẻ ngươì tiêu dùng. Đốt cháy hoàn toàn a gam Melamine bằng một lượng không khí vừa đủ, sau phản ứng thu được một hỗn hợp gồm 0,3 mol CO2, 0,3mol H2O và 2,1 mol N2 . Hãy tính a, xác định công thức phân tử Melamine, biết rằng phân tử khối của Melamine (M) có giá trị nằm trong khoảng 84 < M < 160 và không khí có chứa 20% O2, 80% N2 theo thể tích ( Trích đề thi giáo viên giỏi Tỉnh năm học 2009-2010) Giải: Gọi công thức của Melamine là CxHyNz . Theo bài ra ta có phương trình: y 0 y z CxHyNz + ( x + ) t x CO2 + H2O + N2 (1) 4 2 2 Ta có : n CO2 = 0,3mol nC = 0,3mol n O2 = 0,3mol n H2O = 0,3mol nH = 0,6 mol n O2 = 0,15mol Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có số mol O2 tham gia phản ứng (1) là: n O2 = 0,3 + 0,15 = 0,45 mol Vì đốt cháy Melamine trong không khí vừa đủ nên ta có số mol N2 có sẵn trong không khí là: nN2 = 4 . 0,45 = 1,8 (mol) nN2 tạo thành ở (1) là : 2,1 - 1,8 = 0,3 mol nN = 0,6 mol Ta có : x : y : z = 0,3 : 0,6 : 0,6 = 3 : 6 : 6 Vậy công thức đơn giản của Melamine là: C3H6N6 Ta có : 84 < M(C3H6N6) < 160 84 < 126 . n < 160 n = 1 Vậy công thức của Melamine là C3H6N6 Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: a + 0,45 . 32 = 0,3 . 44 + 0,3 .18 + 0,3 . 28 a = 12,6 (g) Bài tâp 3: Đốt cháy hoàn toàn 7,5 g Hiđro cacbon A ta thu được 22 g C02 và 13,5g H20. Biết tỷ khối hơi so với hiđro bằng 15. Lập công thức phân tử của A. (Học sinh tự giải) * Ngoài ra còn 1 số dạng về lập công thức dựa theo quy tắc hoá trị (đây là dạng đơn giản nên các em tự tham khảo ) IV- Kết quả: 19
20. Một số phương pháp giảI bài tập lập công thức phân tử của chất dựa vào thành phần định lượng Sau thời gian áp dụng đề tài này vào giảng dạy tôi thấy chất lượng học sinh được nâng cao lên rõ rệt. Trong lớp đã có rất nhiều em làm được những bài toán hoá học khó về “Lập công thức dựa theo thành phần định lượng”( áp dụng với 30 em học sinh) Biết cách giải Hiểu và giải thông nhưng chưa thành Chưa biết cách giải thạo thạo Số lượng 17 13 0 Tỷ lệ 57% 43% 0% 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. Phạm vi đề tài này khụng chỉ ỏp dụng để giải cỏc bài tập thụng thường mà cũn cú thể triển khai cho bồi dưỡng học sinh khỏ, giỏi để cỏc em tự tin tham gia cỏc kỳ thi học sinh giỏi cấp thị cấp Tỉnh cũng như cỏc trường chuyờn. I. Bài học kinh nghiệm: 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 còn gặp nhiều khó khăn 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 bục 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. II: Tài liệu tham khảo: - SGK hóa học 8,9 - SBT hóa học 8,9 - Các đề thi học sinh giỏi Thị, Tỉnh - Các đề thi khảo sát giáo viên và học sinh - Trớch “Húa học cơ bản và nõng cao” lớp 9 - Đề thi giáo viên giỏi Thị , Tỉnh III. Kiến nghị đề xuất 20