Chương 2: TUYỂN CHỌN, XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG CÂU HỎI LÍ THUYẾT VÀ BÀI TẬP PHẦN ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
2.7. Cách sử dụng hệ thống câu hỏi lí thuyết và bài tập về đại cương kim loại trong bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường THPT
2.7.4. Sử dụng bài tập để xây dựng bài tập mới
81
cho m(g) A tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư thì sau phản ứng thu được 2,24 lit H2. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các thể tích khí đo ở đktc.
a. Tính % khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp A?
b. Tính thể tích dung dịch H2SO4 1M cần cho tác dụng với dung dịch B để:
+ Thu được lượng kết tủa lớn nhất, tính lượng kết tủa đó.
+ Thu được 0,78g kết tủa.
Bài toán xây dựng: Lược bớt nội dung và thay thế để xây dựng bài toán mới
Cho 3,84 (g) hỗn hợp A gồm các kim loại Al, Fe, K tác dụng với lượng dư nước thu được 0,448 lit khí H2. Nếu cho 3,84 (g) A tác dụng với 70 ml dung dịch NaOH 1M (dư) thì thu được 1,12 lit khí H2 và dung dịch B. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các thể tích khí đo ở đktc.
c. Tính % khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp A?
d. Tính khối lượng kết tủa lớn nhất thu được khi cho dung dịch B tác dụng với dung dịch H2SO4.
2.7.4.2. Đảo chiều Ví dụ: Bài toán gốc:
FeS2 A(khí) B (rắn) D E F
E G E H K M Bài toán xây dựng:
X A(khí) B (rắn) D E F E G E H K Fe2O3 2.7.4.3. Xây dựng bài tập có nhiều cách giải
Ví dụ: Người ta dự tính hoà tan 10-3 mol Mg(NO3)2 trong một lít dung dịch NH3
0,5M ; để tránh sự tạo thành kết tủa Mg(OH)2 phải thêm vào dung dịch tối thiểu bao nhiêu mol NH4Cl? Cho KNH3 = 1,8.10-5; TtMg OH( )2 = 1,0.10-11
HDG: Cách 1: Điều kiện để không tạo kết tủa Mg(OH)2 là [Mg2+].[OH -]2 10-11. với C0(Mg2+) = 10-3 thì [OH -] 10-4
+ O2, t0 (1)
+ dd H2S (2)
+ Fe, t0 (3)
+ dd H2SO4 l (4)
đpdd (5) + KMnO4 / H2SO4 l
(7)
+ F (8)
+ dd NaOH (9)
+ O2 + H2O (10)
t0 (11) + dd H2SO4 l
(6)
+ O2, t0 (1)
+ dd H2S (2)
+ Fe, t0 (3)
+ dd H2SO4 l (4)
đpdd (5) + KMnO4 / H2SO4 l
(7)
+ F (8)
+ dd NaOH (9)
+ O2 + H2O (10)
t0 (11) + dd H2SO4 l
(6)
82
Cân bằng NH3 + H2O NH4 + OH
Kb = 1,8.10-5. [ ] 0,5 – 10-4 x + 10-4 10-4
có
4 4
4
( 10 ) 10 0,5 10
x
= 1,8.10
-5 (coi 10-4<< 0,5 ) x = 0,0899
Vậy phải thêm tối thiểu 0,0899 mol NH4Cl để không tạo được kết tủa Mg(OH)2. Cách 2 Điều kiện để không tạo kết tủa Mg(OH)2 là [Mg2+].[OH-]2 10-11.
với C0(Mg2+) = 10-3
thì [OH-] 10-4 [H+] 10-10 pH 10 Khi thêm NH4Cl sẽ được dung dịch đệm bazơ (NH3 + NH4
+) pHđệm bazơ = 14 – pKb – lg
4 3
NH NH
.
Thay pH = 10 ; pK = 4,74 ; [NH3] = 0,5 tính được [NH4] = 0,09 2.7.4.4. Thay đổi hình thức của bài tập
Thay đổi từ hình thức trắc nghiệm thành tự luận
Ví dụ 1: Bài toán gốc (ĐH khối B - 2007): Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3,0 gam hốn hợp chất rắn X. Hòa tan hết hốn hợp X trong dung dịch HNO3 (dư) thoát ra 0,56 lít khí (đktc) NO (sp khử duy nhất). Giá trị của m là
A. 2,52 B. 2,22 C. 2,62 D. 2,32
Bài toán xây dựng: Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3,0 gam hốn hợp chất rắn X. Hòa tan hết hốn hợp X trong dung dịch HNO3 (dư) thoát ra 0,56 lít khí (đktc) NO (sp khử duy nhất). Hãy tính khối lượng sắt ban đầu.
Ví dụ 2: Bài toán gốc: Cho 6,3 gam hỗn hợp X gồm Mg và kim loại M (hóa trị không đổi) tác dụng với Cl2, sau một thời gian được 20,5 gam rắn Y. Hòa tan hết Y trong dung dịch HCl sinh ra 2,24 lít H2 (đktc). Mặt khác cho 0,1 mol M phản ứng với dung dịch HNO3 đặc, nóng dư thì lượng NO2 thoát ra vượt quá 5,04 lít (đktc).
a. Xác định kim loại M.
b. Cho 12,6 gam X trên tác dụng với dung dịch HNO3 loãng dư, kết thúc phản ứng thu được 2,24 lít (đktc) hỗn hợp khí Z gồm N2 và N2O có tỉ khối hơi so với H2
là 18. Tính khối lượng muối thu được sau khi các phản ứng kết thúc.
ĐA: a. M là Al; b. Khối lượng muối = 90 gam.
83
Bài toán xây dựng: Cho 6,3 gam hỗ hợp X gồm Mg và kim loại M (hóa trị không đổi) tác dụng với Cl2, sau một thời gian thu được 20,5 gam chất rắn Y. Hòa tan hết Y trong dung dịch HCl sinh ra 2,24 lít H2(đktc). Mặt khác, cho 0,1 mol M phản ứng với dung dịch HNO3 đặc, nóng dư thì lượng NO2 thoát ra vượt quá 5,04 lít(đktc).
Cho 12,6 gam X trên tác dụng với dung dịch HNO3 loãng dư, kết thúc phản ứng thu được 2,24 lít (đktc) hỗn hợp khí Z gồm N2 và N2O có tỉ khối hơi so với H2 là 18.
Kim loại X và khối lượng muối thu được khi phản ứng kết thúc là
A. Al; 45 gam. B. Al; 90 gam. C. Zn; 45 gam. D. Zn; 90 gam 2.7.4.5. Thay đổi yêu cầu
Ví dụ: Bài toán gốc(A – 11): Tiến hành các thí nghiệm sau:
(1) Cho dung dịch NaOH vào dung dịch Ca(HCO3)2.
(2) Cho dung dịch HCl tới dư vào dung dịch NaAlO2 (hoặc Na[Al(OH)4]).
(3) Sục khí H2S vào dung dịch FeCl2.
(4) Sục khí NH3 tới dư vào dung dịch AlCl3.
(5) Sục khí CO2 tới dư vào dung dịch NaAlO2 (hoặc Na[Al(OH)4]).
(6) Sục khí etilen vào dung dịch KMnO4.
Sau khi các phản ứng kết thúc, có bao nhiêu thí nghiệm thu được kết tủa?
ĐA: 4
Bài toán xây dựng: Tiến hành các thí nghiệm sau:
(1) Cho dung dịch NaOH vào dung dịch Ca(HCO3)2.
(2) Cho dung dịch HCl tới dư vào dung dịch NaAlO2 (hoặc Na[Al(OH)4]).
(3) Sục khí H2S vào dung dịch FeCl2.
(4) Sục khí NH3 tới dư vào dung dịch AlCl3.
(5) Sục khí CO2 tới dư vào dung dịch NaAlO2 (hoặc Na[Al(OH)4]).
(6) Sục khí etilen vào dung dịch KMnO4.
Giải thích hiện tượng xảy ra và viết các phương trình hóa học xảy ra.
2.7.4.6. Xây dựng bài tập tương tự
Ví dụ: Bài toán gốc: Nêu hiện tượng, giải thích và viết PTHH khi:
a. Cho kim loại K vào dung dịch FeCl2.
84
b. Cho kim loại Al vào dung dịch Ba(OH)2 thu được dung dịch X. Sục CO2 tới dư vào dung dịch X.
c. Cho Zn vào dung dịch NH3 đặc.
d. Cho thanh Fe vào dung dịch CuSO4 đun nóng.
e. Cho kim loại Cu vào dung dịch H2SO4 loãng, sau đó sục liên tục khí O2 vào.
Bài toán xây dựng: Dựa vào nội dung kiến thức tương tự ta có thể xây dựng hệ thống các câu hỏi tương tự bài tập trên như sau:
Nêu Nêu hiện tượng, giải thích và viết PTHH cho các trường hợp sau:
a. Cho kim loại Ba vào dung dịch CuSO4.
b. Cho kim loại Zn vào dung dịch Ba(OH)2 thu được dung dịch X. Sục CO2 tới dư vào dung dịch X.
c. Cho Na2S vào dung dịch AlCl3.
d. Nhỏ từ từ tới dư dung dịch NH3 vào dung dịch CuSO4.
e. Cho kim loại Cu vào dung dịch HCl sau đó sục liên tục khí O2 vào.
f. Sục từ từ khí CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 tới dư.
2.7.4.7. Phát triển và mở rộng bài tập
Ví dụ: Bài toán gốc (HSG Quảng Ninh 2010): Cho 10,62 gam hỗn hợp gồm Fe, Zn vào 800 ml dung dịch hỗn hợp X gồm NaNO3 0,45M và H2SO4 0,9M. Đun nóng cho phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y và 3,584 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc). Dung dịch Y hòa tan tối đa m1 gam bột Cu và thu được V lít khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất)
1. Tính phần trăm về khối lượng từng kim loại trong hỗn hợp ban đầu.
2. Tính giá trị của m1 và V.
3. Cho m2 gam Zn vào dung dịch Y (tạo khí NO là sản phẩm khử duy nhất của NO3), sau phản ứng thu được 3,36 gam chất rắn. Tính giá trị của m2.
Bài toán xây dựng: Cho 10,62 gam hỗn hợp gồm Fe, Zn vào 800 ml dung dịch hỗn hợp X gồm NaNO3 0,45M và H2SO4 0,9M. Đun nóng cho phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y và 3,584 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, đktc). Dung dịch Y hòa tan tối đa m1 gam bột Cu và thu được V lít NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất)
1. Tính phần trăm về khối lượng từng kim loại trong hỗn hợp ban đầu.
85 2. Tính giá trị của m1 và V.
3. Cho m2 gam Zn vào dung dịch Y (tạo khí NO là sản phẩm khử duy nhất của NO3), sau phản ứng thu được 3,36 gam chất rắn. Tính giá trị của m2.
4. Cho từ từ dung dịch Ba(OH)2 0,5M vào dung dịch Y tới khi kết tủa thu được là lớn nhất. Tính khối lượng kết tủa thu được và thể tích Ba(OH)2 đã dùng.
Tiểu kết chương 2
Trong chương 2, chúng tôi đã thực hiện được các vấn đề sau:
Phân tích nội dung chương trình hóa học 12, phần kim loại
Đề xuất một số phương pháp lựa chọn và xây dựng hệ thống bài tập BDHSG.
Xây dựng và tuyển chọn hệ thống các câu hỏi lí thuyết và bài tập tự luận (theo các dạng bài) gồm 104 bài và 100 câu hỏi trắc nghiệm để bồi dưỡng học sinh giỏi dành cho các trường THPT tỉnh Quảng Ninh.
Đề xuất được một số cách sử dụng hệ thống câu hỏi lí thuyết và bài tập bồi dưỡng các năng lực cần thiết cho học sinh giỏi (có các ví dụ từ các bài tập trong hệ thống bài tập của đề tài).
86 CHƯƠNG 3