SKKN Xây dựng hệ thống bài tập về Halogen nhằm rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức lý thuyết

Nội dung text: SKKN Xây dựng hệ thống bài tập về Halogen nhằm rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức lý thuyết

1. SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHẠM THỊ HẢI LÝ- THPT CẨM XUYÊN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ HALOGEN NHẰM RÈN LUYỆN KỸ NĂNG VẬN DỤNG KIẾN THỨC LÝ THUYẾT. A - ĐẶT VẤN ĐỀ I- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hóa học là môn khoa học thực nghiệm, hệ thống kiến thức lý thuyết đều được xây dựng trên hiện tượng thực nghiệm. Để có thể ghi nhớ và vận dụng được những kiến thức thực nghiệm đó không phải là vấn đề đơn giản với học sinh phổ thông. Đa số các em đều cho rằng môn Hóa học là một môn học thuộc, hệ thống kiến thức quá khó. Từ những suy nghĩ đó đa số học sinh đều rất sợ học môn Hóa. Để giúp các em có thể học môn Hóa một cách dễ dàng hơn, yêu thích hơn trước hết chúng ta phải biết vận dụng những kiến thức thực tế, những thí nghiệm chứng minh, minh họa trong quá trình truyền tải kiến thức, bên cạnh đó chúng ta phải biết giúp các em dựa vào những kiến thức đã học để giải quyết các bài tập hóa, từ đó củng cố và ghi nhớ kiến thức một cách tự nhiên. Trong chương trình hóa học lớp 10, tôi thiết nghĩ nếu học sinh hiểu bản chất phản ứng oxi hóa khử và biết vận dụng kiến thức về cấu tạo nguyên tử, liên kết hóa học để nắm bắt kiến thức về Halogen, Oxi, lưu huỳnh thì chắc chắn các em sẽ học tốt môn Hóa học hơn trong những năm học tới. Một trong những phương pháp để học sinh nhớ kiến thức lý thuyết là giúp học sinh làm các bài tập đơn giản nhưng đa dạng. Trên cơ sở đó tôi chọn đề tài: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ HALOGEN NHẰM RÈN LUYỆN KỸ NĂNG VẬN DỤNG KIẾN THỨC LÝ THUYẾT. Trên cơ sở kiến thức thực nghiệm đã có tôi muối xây dựng thêm một số bài tập nhằm củng cố kiến thức lý thuyết cho học sinh, đồng thời giúp học sinh ghi nhớ kiến thức lý thuyết và rèn luyện kỹ năng học môn Hóa để từ đó yêu thích môn Hóa Học hơn. II- ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU : Trang 1
2. SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHẠM THỊ HẢI LÝ- THPT CẨM XUYÊN Trong phạm vi đề tài này, tôi tập trung nghiên cứu về tích chất của đơn chất và hợp chất halogen để từ đó khai thác được nhiều dạng bài tập khác nhau giúp học sinh lớp 10 có khả năng học Hóa tốt hơn. III- MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU : *Mục tiêu: Sau khi thực hiện đề tài này, áp dụng đề tài vào thực tế giảng dạy sẽ đạt kết quả cao hơn, cụ thể là : - Giúp học sinh phần nào hiểu được phương pháp học môn Hóa học, từ đó tạo nên hứng thú học tập cho học sinh. - Đặt biệt, giúp học sinh làm quen với giải nhanh các bài tập Hóa học trong đề thi đại học hàng năm. - Vận dụng thành thạo kiến thức lý thuyết để giải các bài tập Hóa học. *Nhiệm vụ nghiên cứu : Với đề tài này tôi phải thực hiện được những nhiệm vụ sau : - Hướng dẫn HS nắm chắc được kiến thức về hợp chất và đơn chất Halogen. - Trên cơ sở kiến thức lý thuyết đó xây dựng được các dạng bài tập phù hợp với các đối tượng học sinh. - Cung cấp được nhiều bài tập cho học sinh học tập và là nền tảng để phát triển trong những chương sau. IV- GIẢ THIẾT KHOA HỌC : Nếu biết cách vận dụng kiến thức về cấu tạo, bản chất liên kết có thể dự đoán được tính chất hóa học của một chất. Từ đó rèn luyện kỹ năng tư duy logic trong học tập. V- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU : -Nghiên cứu các tài liệu tham khảo môn Hóa học, Hóa học vô cơ tập hai Hoàng Nhâm. - Dựa vào thực tế dạy bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi tỉnh của trường, thực tế dạy ôn thi đại học trong những năm gần đây. VI - DỰ BÁO ĐƯỢC NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI Khi thực hiện đề tài này trong thực tế giảng dạy chúng tôi tin chắc học sinh sẽ học hóa tốt hơn, không học thuộc lòng mà vẫn nắm được kiến thức cơ bản. Và có thể dùng sáng kiến kinh nghiệm này như là một tài liệu tham khảo dành cho giáo viên dạy học môn Hóa học lớp 10. Từ kinh nghiệm này có thể mở rộng ra ở chương Oxi- lưu huỳnh hoặc các phần kiến thức khác. Trang 2
3. SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHẠM THỊ HẢI LÝ- THPT CẨM XUYÊN B- GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT I.1. CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN TỬ HALOGEN VÀ ĐƠN CHẤT HALOGEN I.1.1. Cấu tạo nguyên tử Halogen - Cấu hình electron lớp ngoài cùng: ns2np7 thuộc nhóm VIIA trong bảng tuần hoàn. Bao gồm các nguyên tố: Flo, Clo, Brom, Iot, Atatin. - Đặc điểm cấu tạo nguyên tử: Nguyên tử Flo cấu hình: 2s22p7 không có phân lớp d, Flo có độ âm điện lớn nhất. Trong nguyên tử chỉ có 1electron độc thân. Số oxi hóa duy nhất trong các hợp chất -1. Nguyên tử Clo, Brom, Iot có cấu hình: ns2np5nd0 , ở trạng thái kích thích có thể có 3,5,7 electron độc thân. Vì vậy Clo, Brom, Iot có thể có nhiều trạng thái hóa trị, trong hợp chất có thể có các trạng thái số oxi hóa -1, +1, +3, + 5, +7 Atatin là nguyên tố không có trong tự nhiên vì vậy chưa được nghiên cứu nhiều. Ở chương trình này ta chỉ tập trung nghiên cứu cấu tạo tính chất của các nguyên tố Flo, Clo, Brom, Iot, đặc biệt là nguyên tố Clo. I.1.2. Cấu tạo đơn chất halogen - Công thức phân tử: X2 - Năng lượng liên kết: Cl2 > F2 , Cl2 > Br2> I2. Sở dĩ có sự bất thường đó là do trong phân tử Cl2, Br2, I2 ngoài liên kết xích ma ( )còn có một phần liên kết do dự xen phủ bên giữa các AO d. I.1.3. Tính chất của đơn chất halogen * Tính chất vật lý: - Trạng thái tồn tại của các halogen ở đk thường: Flo, Clo là chất khíBrom là chất lỏng, Iot là chất rắn ở điều kiên thường. - Màu sắc: Đậm dần lên. ( Flo có màu lục nhạt, Clo có màu vàng, Brom có màu nâu đỏ, iot có màu đen tím) - Tính tan : ít tan trong nước (do halogen có cấu tạo không phân cực) dễ tan trong các dung môi hữu cơ. 0 0 - Nhiệt độ nóng chảy(t nc), nhiệt độ sôi (t s) tăng theo chiều tăng phân tử khối. I.1.4. Tính chất hóa học của Halogen Trang 3
4. SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHẠM THỊ HẢI LÝ- THPT CẨM XUYÊN * Tính oxi hóa mạnh, giảm dần từ Flo đến Iot, được minh họa qua các phản ứng. -Phản ứng với kim loại: Flo phản ứng được với tất cả các kim loại, Cl2, Br2 phản ứng với hầu hết kim loại trừ Au, Pt. I2 phản ứng được với một số kim loại. - Phản ứng với phi kim: Halogen không phản ứng trực tiếp với O2, N2 - Phản ứng với hợp chất có tính khử: Oxit, axit, muối Ví dụ: Br2 + SO2 + H2O → H2SO4 + 2HBr 2- 2- - I2 + 2S2O3 → S4O6 + 2I 3Cl2 + 6FeSO4 → 2Fe2(SO4)3 + 2FeCl3 Cl2 + 2HI → 2HCl + I2 * Cl2, Br2, I2 tự oxi hóa khử khi phản ứng với dung dịch kiềm. Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O 3Cl2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO3 + 3H2O Vd: Cl2 + Na2CO3 → NaCl + NaClO + CO2 * Tính khử của Brom, Iot khi gặp các chất oxi hóa mạnh hơn. Ví dụ: 5Cl2 + Br2 + 6H2O → 2HBrO3 + 10HCl I2 + 8NaClO → 2NaIO4 + 8NaCl I.1.5. Phương pháp điều chế các Halogen: - Điều chế F2 ( điện phân nóng chảy hỗn hợp KF và HF) - Điều chế Cl2: Trong công nghiệp: Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn Trong phòng thí nghiệm: Cl- + Chất oxi hóa mạnh trong môi trường axit. Ví dụ: 16HCl + 2KMnO4 → 5Cl2 + 2MnCl2 + 2KCl + 8H2O - - Điều chế Br2, I2: X + chất oxi hóa mạnh hơn: ví dụ Cl2, H2SO4 đặc. Ví dụ: Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2 8NaI + 5H2SO4 đặc → 4Na2SO4 + H2S + 4I2 + 4H2O I.2. TÍNH CHẤT CỦA HỢP CHẤT HALOGEN. I.2.1. Tính chất, phương pháp điều chế HX * Tính chất của hidrohalogenua: Chất khí, tan nhiều trong nước tạo ra dung dịch có môi trường axit. Nhiệt độ sôi: HF > HI> HBr> HCl. Sự bất thường về nhiệt độ sôi do HF có liên kết Hidro, có sự polime hóa dạng (HF)n Trang 4
5. SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHẠM THỊ HẢI LÝ- THPT CẨM XUYÊN Tính khử HCl < HBr < HI Ví dụ: HCl + H2SO4 đặc nóng phản ứng không xảy ra. 2HBr +H2SO4 đặc nóng → Br2 + 2H2O + SO2 8HI + H2SO4 đặc nóng → 4I2 + H2S + 4H2O * Tính chất của dung dịch axit halogenhidiric: Trong dung dịch tính axit tăng theo chiều: HF< HCl< HBr< HI. Nguyên nhân gây nên sự thay đổi về tính axit là do từ Flo đến Iot bán kính nguyên tử tăng dần, năng lượng liên kết của HX giảm dần. HF là axit yếu và có khả năng ăn mòn thủy tinh. * Phương pháp điều chế HX HF, HCl: Điều chế bằng phương pháp sunfat. HBr, HI: Không điều chế bằng phương pháp sunfat, thủy phân halogenua của photpho hoặc lưu huỳnh. Ví dụ: PBr5 + 4H2O → 5HBr + H3PO4 PI3 + 3H2O → 3HI + H3PO3 I.2.2.Tính chất của muối halogenua - Tính tan: Hầu hết tan nhiều trong nước trừ AgCl, AgBr, AgI, PbI2. - - - - Muối I có đặc điểm: I + I2 → I3 - Tính khử: Muối Halogenua có tính khử trừ F- I.2.3. Tính chất của hợp chất có oxi của Halogen Oxit: X2On ( n = 1, 3, 5, 7) X khác Flo đều là những oxit axit. Oxit ClO2 là oxit trung tính, nhưng phản ứng được với nước, dung dịch kiềm. ClO2 + NaOH → NaClO3 + NaClO2 + H2O Hidroxit: HXOn ( n = 1, 2, 3, 4) X khác Flo. Tính axit, độ bền tăng khi n tăng, tính oxi hóa giảm khi n tăng Muối: Nước giaven, clorua vôi, Kaliclorat: Kém bề nhiệt có tính oxi hóa mạnh, tính tẩy màu. II- NỘI DUNG ĐỀ TÀI : II. 1. DỰA TRÊN KIẾN THỨC LÝ THUYẾT CƠ BẢN XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI TẬP VỀ TÍNH CHẤT CỦA ĐƠN CHẤT VÀ HỢP CHẤT HALOZEN. II.1.1. Bài tập về tính chất và điều chế đơn chất halogen. Trang 5
6. SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHẠM THỊ HẢI LÝ- THPT CẨM XUYÊN Bài tập 1. Cho m gam hỗn hợp gồm Al và Fe tác dụng với khí Clo dư thu được 32,85 gam hỗn hợp muối. Nếu cho m gam hỗn hợp trên phản ứng với dung dịch HCl dư thấy thoát ra 6,048 lít H2 (đktc). Tính giá trị của m. Hướng dẫn: Viết đúng phương trình phản ứng Sử dụng đúng giả thiết của bài ra. Nhận xét: Đây là một bài tập dễ. điều cần lưu ý với học sinh là sự khác nhau khi cho Fe phản ứng với Cl2 và phản ứng với dung dịch HCl. Bài tập 2. Cho m gam hỗn hợp Fe và Mg phản ứng với dung dịch HCl dư thu được dung dịch A có khối lượng tăng thêm 9,78 gam. Dung dịch A tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 4,26 gam Clo. Tính giá trị của m giả sử bỏ qua phản ứng Clo với nước. Hướng dẫn: Viết phương trình phản ứng Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 Dung dịch A chứa: FeCl2, MgCl2, HCl Khi cho dung dịch A phản ứng với khí Clo: 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3 Số mol Fe = 2 số mol Cl2 = 0,06.2 = 0,12 mol. Khối lượng dung dịch A tăng lên = mFe + mMg – mH2. Từ đó tính được nMg = 0,15 mol. Giá trị của m = 10,32 gam. Nhận xét: Đây cũng là một bài tập dễ, song học sinh sẽ lúng túng khí viết phương trình phản ứng giữa các chất trong dung dịch A với khí Cl2. Điểm cần chú ý cho học sinh là Cl2 có tính oxi hóa mạnh chỉ phản ứng với chất có tính khử trong dung dịch A. Qua đây sẽ rèn luyện cho học sinh cách viết đúng phương trình phản ứng Bài tập 3. Cho m gam hỗn hợp X gồm FeO và Fe2O3 tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư thu được dung dịch A. Chia dung dịch A thành hai phần bằng nhau. Phần I phản ứng với dung dịch NaOH dư lấy kết tủa thu được nung trong không khí đến phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 25,6 gam chất rắn. Phần II phản ứng vừa đủ với 2,24 lít khí Cl2. Tính giá trị của m. Hướng dẫn: Tương tự bài tập 2 Bài tập 4. Cho m gam hỗn hợp Fe và Mg phản ứng với lượng dư khí Clo thu được hỗn hợp muối X. Hòa tan X vào nước được dung dịch A. Dung dịch A làm mất màu vừa đủ 200 ml dung dịch KMnO4 0,2M. Tính thể tích khí Cl2 đã phản ứng. (đktc) Trang 6