SKKN Bồi dưỡng kỹ năng giải các bài tập liên quan đến tính chất riêng của nhôm và hợp chất của nhôm cho học sinh giỏi

Nội dung text: SKKN Bồi dưỡng kỹ năng giải các bài tập liên quan đến tính chất riêng của nhôm và hợp chất của nhôm cho học sinh giỏi

1. Người viết : Văn Đức Thành Năm học 2010-2011 Bồi dưỡng kỹ năng giải các bài tập liên quan đến tính chất riêng của nhôm và hợp chất của nhôm cho học sinh giỏi. 1. PHẦN MỞ ĐẦU 1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Việc dạy và học hóa học ở các trường hiện nay đã và đang được đổi mới tích cực nhằm góp phần thực hiện thắng lợi các mục tiêu của trường THCS. Ngoài nhiệm vụ nâng cao chất lượng đại trà, các nhà trường còn phải chú trọng đến công tác bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp; coi trọng việc hình thành và phát triển tiềm lực trí tuệ cho học sinh. Đây là một nhiệm vụ không phải trường nào cũng có thể làm tốt vì nhiều lý do. Có thể nêu ra một số lý do như: do môn học mới đối với bậc trung học cơ sở nên kiến thức kỹ năng của học sinh còn nhiều chỗ khuyết; một bộ phận giáo viên chưa có đủ các tư liệu cũng như kinh nghiệm để đảm nhiệm công việc dạy bồi dưỡng học sinh giỏi Là một giáo viên được thường xuyên tham gia bồi dưỡng đội tuyển HS giỏi, tôi đã có dịp tiếp xúc với một số đồng nghiệp giảng dạy bộ môn hoá học, tham khảo các đề thi học sinh giỏi huyện và từ thực tế nhiều năm bồi dưỡng học sinh giỏi đã thấy được nhiều vấn đề mà trong đội tuyển nhiều học sinh còn lúng túng khi gặp những bài tập liên quan đến nhôm và tính chất của nhôm. Đề giúp học sinh hiểu một cách sâu sắc và có kỹ năng vận dụng tốt vào giải các bài tập. Với những lý do trên tôi đã tìm tòi nghiên cứu, tham khảo tư liệu và áp dụng đề tài: “ Bồi dưỡng kỹ năng giải các bài tập liên quan đến tính chất riêng của nhôm và hợp chất của nhôm cho học sinh giỏi ” nhằm giúp cho các em HS giỏi có kinh nghiệm trong việc giải các bài tập liên quan đến tính chất riêng của nhôm và hợp chất của chúng. Qua nhiều năm áp dụng đề tài, các thế hệ HS giỏi đã tự tin hơn và giải quyết có hiệu quả khi gặp những bài tập loại này. 1.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: 1.2.1: Nghiên cứu các kinh nghiệm về bồi dưỡng kỹ năng hóa học cho học sinh giỏi lớp 9 dự thi học sinh giỏi huyện. 1.2.2: Nêu ra phương pháp giải các bài toán liên quan đến tính chất riêng của nhôm và hợp chất của chúng. 1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU. 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu. Đề tài này nghiên cứu các phương pháp bồi dưỡng kỹ năng trong giải toán hóa học ( giới hạn trong phạm vi các bài tập liên quan đến nhôm và hợp chất của nhôm ) 1.3.2. Khách thể nghiên cứu. Khách thể nghiên cứu là học sinh giỏi lớp 9 trong đội tuyển dự thi học sinh giỏi cấp huyện. 1.4. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài này nhằm giải quyết một số vấn đề cơ bản sau đây : -Những vấn đề liên quan đến tính chất riêng của nhôm và hợp chất của chúng. 1 Trường THCS Quỳnh Liên - Quỳnh Lưu - Nghệ An
2. Người viết : Văn Đức Thành Năm học 2010-2011 -Thực trạng về trình độ và điều kiện học tập của học sinh. -Từ việc nghiên cứu vận dụng đề tài, rút ra bài học kinh nghiệm góp phần nâng cao chất lượng trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi. 1.5. PHẠM VI NGHIÊN CỨU. 1.5.1: Phạm vi nghiên cứu. Do hạn chế về thời gian nên không gian đề tài này chỉ nghiên cứu giới hạn trong phạm vi học sinh trường THCS Quỳnh Liên. 1.5.2. Về mặt kiến thức kỹ năng: Đề tài chỉ nghiên cứu những vấn đề liên quan đến tính chất riêng của nhôm và hợp chất của chúng. 1.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 1.6.1. Xác định đối tượng: Xuất phát từ nhứng khó khăn vướng mắc trong những năm đầu làm nhiệm vụ bồi dưỡng HS giỏi, tôi xác định đối tượng cần phải nghiên cứu là học sinh tham gia học lớp bồi dưỡng học sinh giỏi và kinh nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi của minh qua nhiều năm được tích luỹ. 1.6.2-Điều tra đối tượng: Thông qua quá trình bồi dưỡng để điều tra về khả năng nhận thức, kỹ năng giải các bài tập liên quan đến tính chất riêng của nhôm và hợp chất của chúng. 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN. 2.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN. 2.1.1. Ta biết rằng Al và hợp chất của chúng như Al2O3, Al(OH)3 tác dụng được với dung dịch kiềm theo các phương trình hoá học sau: 2Al(r) + 2NaOH(dd) + 2H2O(l)  2NaAlO2(dd) + 2H2(k) (1) Al2O3(r) + 2NaOH(dd)  2NaAlO2(dd) + 2H2O(l) (2) Al(OH)3(r) + NaOH(dd)  NaAlO2(dd) + 2H2O(l) (3) Do vậy khi cho dung dịch kiềm vào muối nhôm thì xãy ra như sau: - Khi cho dung dịch NaOH vào AlCl3 . + Đầu tiên xãy ra phản ứng tạo thành kết tủa Al(OH)3. AlCl3(dd) + 3NaOH(dd)  Al(OH)3(r) + 3NaCl(dd) + Sau đó nếu NaOH dư thì sẽ hoà tan một phần Al(OH)3. Al(OH)3(r) + NaOH(dd)  NaAlO2(dd) + 2H2O(l) Do vậy nếu nAl(OH)3 < nAlCl3 thì phải giải bài toán với hai trường hợp sau: + NaOH thiếu. + NaOH dư sau khi kết tủa hết AlCl3, thì sẽ hoà tan bớt Al(OH)3. 2.1.2. Khi cho dung dịch a xit vào dung dịch muối aluminat. + Khi sục khí CO2 vào dung dịch muối aluminat thì: NaAlO2(dd) + CO2 + 2H2O(l)  Al(OH)3(r) + NaHCO3(dd) . Al(OH)3 không tan khi cho thêm CO2. + Với a xit mạnh như HCl, H2SO4 Đầu tiên: NaAlO2(dd) + HCl(dd) + H2O(l)  Al(OH)3(r) + NaCl(dd) Sau đó nếu HCl dư thì thì Al(OH)3 bị hoà tan dần theo phản ứng sau: Al(OH)3 (r) + 3HCl(dd)  AlCl3(dd) + 3H2O(l) Do đó khi nAl(OH)3 < nNaAlO2 thì phải giải bài toán với hai trường hợp: - HCl thiếu. 2 Trường THCS Quỳnh Liên - Quỳnh Lưu - Nghệ An
3. Người viết : Văn Đức Thành Năm học 2010-2011 - HCl dư. 2.2. THỰC TIỄN. 2.2.1. Thực trạng chung. Nói về tính chất hoá học riêng của nhôm và hợp chất của chúng thì trong chương trình và SGK viết rất ngắn gọn, chỉ cho biết Al, Al 2O3 có tính chất riêng là tác dụng được với dung dịch kiềm. Trong các loại sách tham khảo hiện có thì các dạng bài tập liên quan đến tính chất riêng của nhôm và hợp chất của chúng rất ít gặp. Vì thế các em không biết tham khảo ở đâu nên khi gặp các bài tập loại này thì các em cho rằng loại này quá khó, các em tỏ ra rất mệt mỏi và rất thụ động trong các buổi học bồi dưỡng và không có hứng thú học tập. 2.2.2 Chuẩn bị thực hiện đề tài. Để áp dụng đề tài vào trong công tác bồi dưỡng HS giỏi tôi đã thực hiện một số khâu quan trọng như sau: a) Điều tra trình độ HS, tình cảm thái độ của HS về nội dung của đề tài; điều kiện học tập của HS. Đặt ra yêu cầu về bộ môn, hướng dẫn cách sử dụng sách tham khảo và giới thiệu một số sách hay của các tác giả để những HS có điều kiện tìm mua. các HS khó khăn sẽ mượn sách ở ở thư viện nhà trường để học tập. b) Xác định mục tiêu, chọn lọc và nhóm các bài toán theo dạng, xây dựng nguyên tắc áp dụng cho mỗi dạng, biên soạn bài tập mẫu và các bài tập vận dụng và nâng cao. Ngoài ra phải dự đoán những tình huống sư phạm có thể xảy ra khi dạy bồi dưỡng. c) Chuẩn bị đề cương bồi dưỡng, lên kế hoạch về thời lượng. d) Sưu tầm tài liệu, trao đổi kinh nghiệm cùng các đồng nghiệp; nghiên cứu các đề thi HS giỏi của các năm trước trong huyện, tỉnh và một số huyện, tỉnh khác. 2.3. KINH NGHIỆM VẬN DỤNG ĐỀ TÀI VÀO THỰC TIỄN. Ví dụ 1: Cho từ từ mỗi chất: Dung dịch HCl, khí CO2, dung dịch AlCl 3 vào dung dịch NaAlO2 cho tới dư. Nêu rõ hiện tượng và viết phương trình hoá học. Giáo viên gợi ý: - Dung dịch NaAlO2 bị kết tủa trong môi trường a xit. - Phản ứng giữa a xit và bazơ là phản ứng trung hoà và luôn xãy ra. Hướng dẫn giải: Dung dịch NaAlO2 bị kết tủa trong môi trường a xit. Do đó: - Khi cho dung dịch HCl từ từ vào dung dịch NaAlO2 thì thấy xuất hiện kết tủa, sau đó HCl dư sẽ làm cho kết tủa tan dần. NaAlO2(dd) + HCl(dd) + H2O(l)  Al(OH)3 (r) + NaCl(dd) Al(OH)3(r) + 3HCl(dd)  AlCl3(dd) + 3H2O(l) - Khi cho khí CO2 từ từ vào dung dịch NaAlO2 thì thấy xuất hiện kết tủa, kết tủa tăng đến cực đại và không đổi mặc dù dư khí CO2. NaAlO2(dd) + CO2(k) + 2H2O(l)  Al(OH)3(r) + NaHCO3(dd) . Khi dung dịch AlCl3 từ từ vào dung dịch NaAlO2 thì không thấy hiện tượng gì xãy ra. Ví dụ 2: 3 Trường THCS Quỳnh Liên - Quỳnh Lưu - Nghệ An
4. Người viết : Văn Đức Thành Năm học 2010-2011 Cho 350ml dung dịch NaOH 1M vào 100ml dung dịch AlCl 3 1M. Tính khối lượng kết tủa tạo thành. Giáo viên gợi ý: - Trước hết phải xác định xem chất nào dư. - Nếu là NaOH dư thì nó sẽ hoà tan bớt kết tủa sinh ra. Hướng dẫn giải: nNaOH = 1. 0,35 = 0,35 mol. nAlCl3 = 1.0,1 = 0,1 mol. Ta có phương trình phản ứng: AlCl3(dd) + 3NaOH(dd) → 3NaCl(dd) + Al(OH)3(r) 0,1 > 0,3 > 0,3 > 0,1 = > NaOH dư = 0,05mol nAl(OH)3 sinh ra = nAlCl3 = 0,1 mol. Do đó : NaOH(dd) + Al(OH)3(r) → NaAlO2(dd) + 2H2O(l) 0,05 > 0,05 > 0,05. nAl(OH)3 còn là = 0,1 - 0,05 = 0,05 mol. mAl(OH)3 = 0,05.78 = 3,9g. Ví dụ 3: Trộn lẫn 100ml dung dịch AlCl 3 1M vào V(ml) dung dịch NaOH 1M thu được 6,25g kết tủa. Tính thể tích V(ml) của dung dịch NaOH. Giáo viên gợi ý: Nếu là NaOH dư thì nó sẽ hoà tan bớt kết tủa sinh ra. Chính vì vậy ta phải so sánh xem số mol kết tủa so với số mol AlCl3, nếu số mol kết tủa sinh ra ít hơn số mol AlCl3 phản ứng thì có thể là NaOH thiếu hoặc dư nên ta phải giải bài toán với từng trường hợp. Hướng dẫn giải: nAlCl3 = 1.0,1 = 0,1 mol 6,24 nAl(OH)3 = 0,08 mol. 78 Nhận xét: nAl(OH)3 VddNaOH = 0,24 lít. + Trường hợp 2: Xảy ra 2 phản ứng: AlCl3(dd) + 3NaOH(dd) → Al(OH)3(r) + 3NaCl(dd) 0,1 > 0,3 0,1mol Sau đó NaOH dư hoà tan bớt Al(OH)3 theo phản ứng sau: Al(OH)3 (r) + NaOH(dd) → NaAlO2(dd) + 2H2O(l) ( 0,1 – 0,08) > 0,02 Tổng số mol NaOH đã dùng là 0,3 + 0,02 = 0,32 mol 0,32 V d dNaOH = = 0,32 lít = 320ml. 1 Ví dụ 4 : Trộn V1 lít dung dịch HCl 0,6M với V2 lít dung dịch NaOH 0,4M thu được 0,6 lít dung dịch A. Biết 0,6 lít dung dịch A tác dụng hết với 1,02g Al2O3. Tính V1 và V2. 4 Trường THCS Quỳnh Liên - Quỳnh Lưu - Nghệ An
5. Người viết : Văn Đức Thành Năm học 2010-2011 Giáo viên gợi ý: Al2O3 là một oxít lưỡng tính nên có thể tác dụng được với a xit và bazơ. Vì vậy dung dịch A có thể có HCl dư hoặc NaOH dư. Nên ta có thể gải bài toán này với từng trường hợp. Hướng dẫn giải: Al2O3 là một oxít lưỡng tính vì vậy dung dịch A có thể tác dụng được với dung dịch HCl dư hoặc NaOH dư. + Trường hợp 1: Sau khi trộn HCl dư. nHCl (ban đầu) = 0,6.V1 mol ; nNaOH (ban đầu) = 0,4 .V2 mol. nAl2O3 = 0,01 mol. Theo bài ra ta có phương trình. HCl(dd) + NaOH(dd) → NaCl(dd) + H2O(l) 0,4V2 0,06mol = (0,6V1 – 0,4V2) (*) Ta có V1 + V2 = 0,6 ( ) Từ (*) và ( ) ta có: V1 = 0,3lít; V2 = 0,3lít + Trường hợp 2: Sau khi trộn NaOH dư. HCl (dd) + NaOH(dd) → NaCl (dd) + H2O (l) 0,6V2 > 0,6V2 nNaOH d ư = 0,4V2 - 0,6V1mol phản ứng với Al2O3 Al2O3(r) + 2NaOH(dd) → 2NaAlO2 (dd) + H2O(l) 0,01 > 0,02 Ta có: V1 + V2 = 0,6 mol. (*) 0,4V2 - 0,6V1 = 0,02 ( ) Từ (*) và ( ) ta suy ra: V1 = 0,38lít V2 = 0,22 lít Ví dụ 5: Cho V ml dung dịch HCl 1M vào dung dịch chứa 0,1 mol NaAlO 2 thu được 5,85g kết tủa. Tính thể tích V dung dịch HCl đã dùng. Giáo viên gợi ý: - Dung dịch NaAlO2 bị kết tủa trong môi trường a xit. - Phản ứng giữa a xit và bazơ là phản ứng trung hoà và luôn xãy ra. Chính vì vậy ta phải so sánh xem số mol kết tủa so với số mol NaAlO2, nếu số mol kết tủa sinh ra ít hơn số mol NaAlO2 phản ứng thì có thể là HCl thiếu hoặc dư nên ta phải giải bài toán với từng trường hợp. Hướng dẫn giải: 5,85 nAl(OH)3 = = 0,075 mol 78 Nhận xét: nAl(OH)3 < nNaAlO2 + Trường hợp 1: HCl thiếu HCl (dd) + NaAlO2(dd) + H2O(l) → Al(OH)3 + NaCl(dd) 0,075 0,075 < 0,075mol nNaOH dư = 1- 0,075 = 0,025mol 0,075 Vd dHCl = = 0,075lít. 1 + Trường hợp 2: Xảy ra hai phản ứng: 5 Trường THCS Quỳnh Liên - Quỳnh Lưu - Nghệ An