Sáng kiến kinh nghiệm Một số phương pháp giải bài toán Hóa học tính pH của dung dịch

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Một số phương pháp giải bài toán Hóa học tính pH của dung dịch

1. SỞSỞ GIÁO GIÁO DỤC DỤC ĐÀO ĐÀO TẠO TẠO ĐỒNG ĐỒNG NAI NAI TRƯỜNG THPT LONG PHƯỚC TRƯỜNG THPT LONG PHƯỚC Mã số: (Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi) Mã số: CHUYÊN ĐỀ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN HÓA HỌC TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH Người thực hiện: Đào Duy Quang Lĩnh vực nghiên cứu: Quản lý giáo dục:  Phương pháp dạy học bộ môn: Hóa Học  Lĩnh vực khác:  Có đính kèm: các sản phẩm không thể hiện trong bảng in  Mô hình Phần mềm  Phim ảnh  Hiện vật khác Năm học: 2011 - 2012 1
2. SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC * I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN: 1. Họ và Tên: Đào Duy Quang 2. Ngày tháng năm sinh:15 tháng 12 năm 1981. 3. Nam(Nữ): Nam 4. Địa chỉ:Trường THPT Long Phước,Long Thành,Đồng Nai. 5. Điện thoại: 0916772119 6. Fax: Email:daoduyquanglp@yahoo.com.vn. 7. Chức vụ: Giáo viên 8. Đơn vị công tác:Trường THPT Long Phước. II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO: 1. Trình độ chuyên môn: Cử nhân khoa học 2. Năm nhận bằng:2005. 3. Chuyên ngành đào tạo:Hóa Học. III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC: 1. Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Giảng dạy Hóa Học. 2. Số năm kinh nghiệm: 7 năm. 3. Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây: - Chuyên đề giải nhanh bài tập hóa học bằng công thức. - Chuyên đề kim loại tác dụng với dung dịch muối - Chuyên đề giải bài toán tạo muối cacbonat. - Chuyên đề các phương pháp giải nhanh bài tập về sắt và hợp chất của chúng. 2
3. I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ➢ Hoá học là bộ môn khoa học quan trọng trong nhà trường phổ thông. Môn hoá học cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức phổ thông, cơ bản và thiết thực đầu tiên về hoá học, giáo viên bộ môn hoá học cần hình thành ở các em một kỹ năng cơ bản, phổ thông và thói quen học tập và làm việc khoa học làm nền tảng cho việc giáo dục xã hội chủ nghĩa, phát triển năng lực nhận thức, năng lực hành động. Có những phẩm chất thiết như cẩn thận, kiên trì, trung thực, tỉ mỉ, chính xác, yêu chân lí khoa học, có ý thức trách nhiệm với bản thân, gia đình, xã hội có thể hoà hợp với môi trường thiên nhiên, chuẩn bị cho học sinh lên và đi vào cuộc sống lao động. ➢ Trong môn hoá học thì bài tập hoá học có một vai trò cực kỳ quan trọng nó là nguồn cung cấp kiến thức mới, vận dụng kiến thức lí thuyết, giải thích các hiện tượng các quá trình hoá học, giúp tính toán các đại lượng: Khối lượng, thể tích, số mol Việc giải bài tập sẽ giúp học sinh được củng cố kiến thức lí thuyết đã được học vận dụng linh hoạt kiến thức vào làm bài. Để giải được bài tập đòi hỏi học sinh không chỉ nắm vững các tính chất hoá học của các đơn chất và hợp chất đã học, nắm vững các công thức tính toán, biết cách tính theo phương trình hóa học và công thức hoá học. Đối với những bài tập đơn giản thì học sinh thường đi theo mô hình đơn giản: Như viết phương trình hoá học, dựa vào các đại lượng bài ra để tính số mol của một chất sau đó theo phương trình hoá học để tính số mol của các chất còn lại từ đó tính được các đại lượng theo yêu cầu của bài . Nhưng đối với nhiều dạng bài tập thì nếu học sinh không nắm được bản chất của các phản ứng thì việc giải bài toán của học sinh sẽ gặp rất nhiều khó khăn. ➢ Qua giảng dạy tôi thấy rằng tính pH của dung dịch là một dạng bài tập tương đối khó song nó lại rất quan trọng . Tuy nhiên qua thực tế giảng dạy, tôi thấy một số giáo viên còn xem nhẹ dạng bài tập này vì thế học sinh gặp rất nhiều khó khăn khi gặp phải những bài toán dạng này . Chính vì những lý do trên mà tôi đã chọn đề tài : “Một số phương pháp giải bài toán hóa học tính pH của dung dịch ’’ 3
4. II. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 1. Mục đích: ➢ Nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy- học hoá học ➢ Giúp cho học sinh nắm chắc được bản chất của các bài tập xác định pH của dung dịch ➢ Phát huy tính tích cực và tạo hứng thú cho học sinh trong học tập đặc biệt là trong giải bài tập hoá học 2. Nhiệm vụ: ➢ Nghiên cứu cơ sở lí thuyết, bản chất bài tập ➢ Xây dựng các cách giải bài tập ➢ Các dạng bài tập minh hoạ III. PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI Kết quả khảo sát trước khi áp dụng đề tài Lớp 11A2 11A5 11A6 11A7 Tì lệ 5,0 25,9% 32,45% 42,9% 52,67% 1. Điểm mới của đề tài ➢ Học sinh nắm được bản chất của vấn đề nên các em cảm thấy dễ hiểu, hiểu sâu sắc vấn đề giải thích được nguyên nhân dẫn đến các trường hợp của bài toán ➢ Có thể áp dụng cho nhiều đối tượng học sinh 2. Điểm hạn chế của đề tài ➢ Đề tài khó áp dụng vào việc giảng dạy trực tiếp trên lớp mà chủ yếu áp dụng vào việc phụ đạo học sinh ngoài giờ hoặc bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi. ➢ Đề tài chỉ đề cập một số phương phương pháp giải cơ bản chưa mở rộng được các phương pháp giải nhanh. 4
5. IV. GIẢI QUYẾT VẦN ĐỀ. 1. Cơ sở lí thuyết. ➢ Để giải quyết được bài toán tính pH của dung dịch thì yêu cầu học sinh phải tìm ra được nồng độ của ion H+ có trong dung dịch cần tìm. Học sinh cần trang bị cho mình một số kiến thức như sau: H = 10 a pH = a hay pH = lg H H OH = 1,0.10 14 2. Thí dụ minh họa. Dạng 1: Dung dịch axit tác dụng với dung dịch bazơ. Phương pháp chung: Bước 1: Tính n , n   H OH Bước 2: Viết phương trình ion rút gọn Bước 3: Tính số mol của ion còn dư H pH Ví dụ 1: Trộn 3 lít dung dịch HCl 0,05 M với 2 lít NaOH 0,05M. Tính pH của dung dịch thu được. Giải: n 0,15 mol H n 0,1 mol OH H + OH  H O 2 0,1 0,1 Số mol H dư = 0,05 mol Vdd = 5 lít 0,05 H = = 10 2M 5 pH = 2 5
6. Ví dụ 2: Trộn 3 lít hỗn hợp dung dịch gồm HCl 0,2M và HNO3 0,3M với 2lít hỗn hợp dung dịch NaOH 0,3M và KOH 0,2M. Tính pH của dung dịch thu được. Giải: n 1,5 mol H n 1 mol OH H + OH  H O 2 1 1 Số mol H dư = 0,5 mol Vdd = 5 lít 0,5 H = = 10 1M 5 pH = 1 Ví dụ 3: Trộn 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm H 2SO4 0,05M và HCl 0,1M với 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,2M và Ba(OH) 2 0,1M thu được dung dịch X. Dung dịch X có pH là (ĐHKB – 2009) A. 1,2B. 1,0C. 12,8D. 13,0 Giải n 0,02 mol H n 0,04 mol OH H + OH  H O 2 0,02 0,02 Số mol OH dư = 0,02 mol Vdd = 0,2 lít 0,02 OH = = 10 1M 2 H = 10 13 pH = 13 6
7. Ví dụ 4: Trộn lẫn V ml dung dịch NaOH 0,01M với V ml dung dịch HCl 0,03 M được 2V ml dung dịch Y. Dung dịch Y có pH là (ĐHKA – 2008) A. 4. B. 3. C. 2. D. 1. Giải n 0,03V mol H n 0,01V mol OH H + OH  H O 2 0,01V 0,01V Số mol H dư = 0,02V mol Vdd = 2V lít 0,02V H = = 10 2M 2V pH = 2 7
8. Dạng 2: Bài tập tính pH liên quan đến độ điện li của dung dịch Phương pháp chung: Bước 1: Viết phương trình điện li Bước 2: Tính nồng độ của chất phân li n = n 0 Bước 3: Tính số mol của ion còn dư H pH Ví dụ 1: Tính pH của dung dịch CH3COOH 0,1M ( = 4,25% ) Giải: 0,1 4,25 CH COOH = = 4,25.10 3M 3 fan ly 100 CH COOH + HOH A A† CH COO + H O 3 ‡ A A 3 3 4,25.10 3M 4,25.10 3M pH = 2,38 Ví dụ 2: Tính pH của dung dịch HCOOH 7.10-3 M ( = 14,29% ) Giải: 7.10 3 14,29 HCOOH = = 1.10 3M fan ly 100 HCOOH + HOH A A† HCOO + H O ‡ A A 3 1.10 3M 1.10 3M pH = 3 Ví dụ 3: Tính pH của dung dịch HClO 0,1 M ( = 5,0.10 4 ) Giải: 5,0.10 4 0,1 HClO = = 5,0.10 7M fan ly 100 HCOOH + HOH A A† HCOO + H O ‡ A A 3 5,0.10 7M 5,0.10 7M pH = 6,3 8
9. Dạng 3: Bài tập tính pH liên quan đến hằng số Ka, Kb. Phương pháp chung: Bước 1: Viết phương trình thủy phân của các chất và ion Bước 2: Thiết lập biểu thức tính Ka, Kb HA‡A AA†A H + A Axit: H A Ka = HA BOH ‡A AA†A B + OH Bazơ B OH K = b BOH Bước 3: Tính n ; n pH H OH -5 Ví dụ 1: Dung dịch CH3COOH 0,10M ( Ka = 1,75.10 ) Tính pH của dung dịch. Giải CH COOH + HOH A A† CHCOO + H O 3 ‡ A A 3 Ban đầu: 0,10M Điện lí: a M a M a M Cân bằng: (0,10 – a)M a M a M aa 5 Ka = = 1,75.10 0,1 a a = 1,33.10 3M pH = - lg( 1,33.10 3 ) = 2,88 9
10. -5 Ví dụ 2: Dung dịch NH3 0,10M ( Kb = 1,80.10 ) Tính pH của dung dịch. Giải NH + HOH A A† NH + OH 3 ‡ A A 4 NH OH K = 4 b NH 3 NH + HOH A A† NH + OH 3 ‡ A A 4 Ban đầu: 0,10M Điện lí: a M a M a M Cân bằng: (0,10 – a)M a M a M a a K =    = 1,80.10 5 b 0,1 a 1,0.10 14 a = 1,34.10 3M H = 1,34.10 3 pH = 11,13 Ví dụ 3: Cho dung dịch X chứa hi64n hợp gồm CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0 -5 0,1M. Biết ở 25 C, Ka của CH3COOH là 1,75.10 và bỏ qua sự điện li của nước. Giá trị pH của dung dịch X ở 250C là : A. 4,24. B. 2,88. C. 4,76. D. 1,00. CH COONa  CHCOO + Na 3 0,1M 0,1M CH COOH + HOH A A† CHCOO + H O 3 ‡ A A 3 Ban đầu: 0,10M Điện lí: a M a M a M Cân bằng: (0,10 – a)M a M a M a 0,1 + a 5 Ka = = 1,75.10 0,1 a a 1,75.10 5 pH = - lg(1,75.10 5 ) = 4,76 10
11. Ví dụ 4: Hỗn hợp X gồm HClO 0,01M và NaClO 0,001M. Tính pH của dung dịch X, -8 biết HClO có Ka = 3,4.10 NaClO  ClO + Na 0,001M 0,001M HClO + HOH A A† ClO + H O ‡ A A 3 Ban đầu: 0,01M Điện lí: a M a M a M Cân bằng: (0,01 – a)M a M a M a 0,001 + a 8 Ka = = 3,4.10 0,01 a a 8,68.10 4 pH = - lg(8,68.10 4 ) = 3,06 11
12. Dạng 4: Vận dụng một số phương pháp khác để giải bài toán tính pH. Ví dụ 1: Cho m gam hỗn hợp gồm Al, Zn và Mg tác dụng với 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm H2SO4 0,05M và HCl 0,1M thu được 0,112 lít H2(đktc) và 100ml dung dịch X. Dung dịch X có pH là A. 1B. 2C. 3D. 4 Giải n = 0,02 mol  H n = 0,005 mol H 2 Sơ đồ phản ứng: + Kim loại + 2 H  Muối + H2 0,01 0,005 Số mol H+ dư: 0,02 – 0,01 = 0,01 mol 0,01 H = = 0,1 M 0,1 pH = 1 Ví dụ 2: Cho m gam hỗn hợp Mg và Al vào 250ml dd X chứa hỗn hợp axit HCl 1M và H2SO4 0,5M thu được 5,32 lit H2 (đktc) và dd Y có pH là A. 1. B. 2. C. 4. D. 7. Giải n = 0,5 mol  H nH = 0,2375 mol 2 Sơ đồ phản ứng: + Kim loại + 2 H  Muối + H2 0,475 0,2375 Số mol H+ dư: 0,5 – 0,475 = 0,025 mol 0,025 H = = 0,1 M 0,25 pH = 1 12
13. + 2 Ví dụ 3: Dung dịch X có chứa: 0,07 mol Na ; 0,02 mol SO4 và x mol OH . Dung + dịch Y có chứa ClO4 , NO3 và y mol H ; tổng số mol ClO4 và NO3 là 0,04. Trộn X và Y được 100 ml dung dịch Z. Dung dịch Z có pH (bỏ qua sự điện li của H2O) là (ĐHKA – 2010) A. 1B. 2C. 12D. 13 Giải Áp dụng định luật bảo toàn điện tích: Dung dịch X: 0,07 = 0,02.2 + x x = 0,03 Dung dịch Y: 0,04 = y. H + OH  H O 2 0,03 0,03 Số mol H dư = 0,01 mol Vdd = 0,1 lít 0,01 H = = 10 1M 0,1 pH = 1 13