Hướng dẫn học sinh giải toán phần kim loại tác dụng với nước và dung dịch bazơ trong ôn thi đại học

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT 3 CẨM THUỶ

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

TÊN ĐỀ TÀI
HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI TOÁN PHẦN KIM LOẠI TÁC
DỤNG VỚI NƯỚC VÀ DUNG DỊCH BAZƠ TRONG ÔN THI ĐẠI
HỌC

Người thực hiện: Lê Văn Hùng
Chức vụ: TTCM
SKKN thuộc lĩnh mực (môn): Hoá học

THANH HOÁ NĂM 2013
1


A/ PHẦN MỞ ĐẦU
I/ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:
Hoá học không phải là quá trình được dạy, là sự tiếp nhận một cách thụ động
những tri thức hoá học mà chủ yếu là quá trình học sinh tự học, tự nhận thức, tự
khám phá, tìm tòi các tri thức hoá học một cách chủ động, tích cực, là quá trình tự
phát hiện vấn đề và giải quyết các vấn đề. Chính vì vậy mà việc đổi mới phương
pháp trong dạy học, phải phát huy được tính tích cực, năng lực sáng tạo, tính mềm
dẻo, linh hoạt của học sinh.
Trong nội dung chương trình hoá học phổ thông có nhiều phần kiến thức khó
mà học sinh không tự lĩnh hội hết kiến thức. Vì vậy giáo viên cần có những phương
pháp giúp học sinh nắm vững và đặc biệt là vận dụng kiến thức tốt hơn.
Sự đổi mới trong cách thi tuyển sinh đại học của Bộ giáo dục và Đào tạo đã
đặt ra những yêu cầu mới cho học sinh. Để có kết quả thi tốt học sinh cần phải nắm

vững kiến thức và vận dụng kiến thức một cách linh hoạt đặc biệt là kĩ năng giải
toán hoá học.
Trong quá trình giảng dạy và ôn thi tôi nhận thấy mảng kiến thức kim loại
tác dụng với nước và dung dịch kiềm là phần kiến thức rộng bao gồm các kim loại
kiềm, một số kim loại kim loại kiềm thổ, kim loại nhôm, kẽm và các hợp chất của
chúng phần bài tập trắc nghiệm cũng rất rộng hơn. Do đó học sinh rất khó vận dụng
và xây dựng kiến thức hệ thống vì vậy việc giải quyết bài tập của học sinh cũng
khó hơn. Trong quá trình giảng dạy và ôn thi đại học tôi đã nghiên cứu một số tài
liệu cũng như từ thực tế tôi đã đưa ra cách khai thác bài đơn giản dể hiểu hơn.
Qua thực tế giảng dạy bồi dưỡng học sinh. Tôi nhận thấy kết quả học tập của
học sinh đã được nâng cao hơn nhiều học sinh đã yêu thích môn Hoá học hơn.
Chính vì vậy tôi mạnh dạn đề xuất một kinh nghiệm nhỏ:
“Hướng dẫn học sinh giải toán phần kim loại tác dụng với nước và dung dịch
bazơ trong ôn thi đại học.”
II/ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:
Thực hiện sáng kiến này, nhằm mục đích:
- Khẳng định tầm quan trọng của việc đổi mới phương pháp trong giảng dạy.
- Giúp học lĩnh hội và vận dụng kiến thức tốt hơn.
- Nâng cao kết quả thi của học sinh trong các kì thi.
III/ PHƯƠNG PHÁP:
- Nghiên cứu tài liệu, sưu tầm các tài liệu phục vụ viêc soạn thảo.
- Thực nghiệm trong giảng dạy

2


B/ PHẦN NỘI DUNG
I/ CƠ SỞ LÍ THUYẾT
1. Kiến thức cơ bản.
Những kim loại tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo dung dịch bazơ gồm

kim loại kiềm và một số kim loại kiềm thổ như Canxi ( Ca), Stronti(Sr), Bari(Ba).
Các phản ứng ở dạng tổng quát.
+ Kim loại kiềm:
2M + 2H2O  2MOH + H2
+ Kim loại kiềm thổ:
M + 2H2O M(OH)2 + H2
( Ca, Sr, Ba)
Những kim loại tan được trong dung dịch kiềm gồm Be, Zn, Al, Pb, Cr
Be  2OH -  BeO 2  H 
2
2
Zn  2OH -  ZnO 2  H 
2
2
Pb  2OH -  PbO2  H 
2
2
2Al  2OH -  2H O  2AlO   3H 
2
2
2

2Cr  2OH  2H O  2CrO  3H 
2
2
2
Dạng tổng quát với kim loại có hiđroxit có tính lưỡng tính.
2M  2(4  n)OH   2(n  2)H O  2MO n-4  nH 
2
2

2
2. Một số dạng toán cơ bản:
Bài tập kim loại tác dụng với nước và dung dịch kiềm có nhiều dạng nhỏ và
có sự liên hệ giữa các kiến thức, kim loại tác dụng với nước tạo dung dịch và dung
dịch lại phản ứng với axít, muối hoặc với kim loại khác. Để đơn giản trong quá
trình làm bài tập tôi đã dựa trên nền tảng kiến thức cơ bản để có sự cải tiến phương
pháp giải đơn giản nhất giúp học sinh làm bài nhanh hơn dễ hơn phù hợp với thi
trắc nghiệm hiện nay. Trên cơ sở đó tối đưa ra hai dạng cơ bản sau.
+Dạng 1: Hỗn hợp kim loại tác dụng với nước, sau đó dung dịch tạo thành tác
dụng với dung dịch axít.
- Dựa trên phương trình phản ứng tổng quát kim loại tác dụng với nước:
2M + 2nH2O 2M(OH)n + nH2
Từ phương trình phản ứng ta nhận thấy toàn bộ ion OH- và khí H2 đều tạo ra từ
H2O. Từ đó ta có quá trình đơn giản sau.
2H2O  2OH- + H2
(1)
( Quá trình này chỉ đảm bảo về khối lượng của hai vế)

3


 2n
H
OH
2
+
 H2O
Dung dịch sinh ra tác dụng với axít ta có: H + OH- 
n  n
 2n

H
OH 
H
2
Từ đó ta rút ra, nếu là axít Clohiđric( HCl) thì n   2n
còn nếu là axít
H
Cl
2
sunfuric (H2SO4) thì n
n .
H
SO2
2
4
+ Một số ví dụ áp dụng:
í dụ 1: Cho h n hợp gồm hai kim loại kiềm tan hết trong nước tạo ra dung dịch
và thoát ra 0,12 mol H2. Thể tích dung dịch H2SO4 M cần trung h a dung dịch
là :
A. 120ml
B. 60ml
C. 150ml
D. 200ml
Hướng dẫn:
Đối với dạng bài tập này ta chỉ cần biểu diễn:
 H2
H2SO4 
Dựa vào quá trình (1) ta có.

n

Th o sơ đồ : nH 2SO4  nH 2  0,12mol

=> VH 2SO4  0,6lit  60ml
í dụ 2: Cho một mẫu hợp kim Na-Ba tác dụng với nước (dư), thu được dung
dịch X và 3,36 lít H2(ở đktc). Thể tích dung dịch axit HCl M cần dùng để trung
hoà dung dịch X là :
A. 150ml.
B. 75ml.
C. 60ml.
D. 30ml.
Hướng dẫn:
 H2
2HCl 

Th o sơ đồ : nHCl  2nH 2  2.

3,36
 0,3mol
22,4

=> VHCl  0,15lit  150ml
í dụ 3: Cho 10,1g h n hợp K và kim loại kiềm tác dụng hết với nước, thu
được dung dịch A. Để trung h a dung dịch A cần 500ml dd H2SO4 0,3M. Cho biết
tỉ lệ về số mol của K và số mol của nhỏ hơn 4. Tính thể tích khí H2 tạo thành (
đktc ).
A. 3,36 lít
B. 1,68 lít
C. 2,24 lít
D. 4,48 lít

Hướng dẫn:
Biểu diễn tương tự bài trên => nH 2  nH 2SO4  0,15mol => VH
, . ,
3,3
lít.
2

4


í dụ 4 Hoà tan , gam h n hợp gồm kim loại kiềm A và kim loại kiềm thổ
B vào H2O thu được dung dịch C và , 8lít H2(đktc). Để trung hoà / dung dịch
C cần V lít dung dịch HCl , M và thu được m gam muối. Giá trị của V và m lần
lượt là
A. 0,2 và 3,570.

B. 0,2 và 1,785.

C. 0,4 và 3,570.

D. 0,4 và 1,785.

Hướng dẫn:
Ta có 2H2O  2OH- + H2

n

 2n
 0,04mol .
H

OH
2

Khi trung hoà 1/2 dung dịch C ta có nOH  0,02mol  n H  nOH  0,02mol






Giá trị của V= 0,02/ 0,1 =0,2 lit
Khối lượng muối: m
, / + , .3 ,
,78 g Đáp án B
í dụ 5 : Hoà tan hoàn toàn h n hợp kim loại kiềm vào nước thu được ,
khí H2 (đktc) và
ml dung dịch . Giá trị pH của dung dịch là
A. 1.
Hướng dẫn: Ta có

B. 2.
H2O  2OH- + H2  n

C. 12.

8 lít

D. 13.

0,448

 2n
 2.
 0,04mol

H
OH
22
,
4
2

 n H  0,04mol [H+] = 0,04/ 0,4= 10-1M  pH = 1  Đáp án A


í dụ 6: Hoà tan 13,1 gam h n hợp gồm Li, Na, K vào nước thu được V lít khí
H2 (đktc) và dung dịch . Trung hoà bằng dung dịch HCl thu được dung dịch
chứa 3 ,8 gam muối. Giá trị của V là
A. 5,60.
Hướng dẫn: n  
Cl

B. 8,96.

C. 13,44.

D. 6,72.

30,85  13,1
 0,5mol  n   0,5mol  n
 0,5mol

OH 
H
35,5

Ta có 2H2O  2OH- + H2
n
 2n
 0,5mol  n
 0,25mol . V= 0,25. 22,4 = 5,6 lit
H
H
OH
2
2
Đáp án A

5


+Dạng 2: Hỗn hợp kim loại tác dụng với nước, sau đó dung dịch tạo thành tác
dụng với dung dịch muối.
Từ quá trình đơn giản.
2H2O  2OH- + H2
Dựa vào quá trình (1) ta có. n
 2n
H
OH
2
Sử dụng định luật bảo toàn điện tích ta có.
+ Các cation kim loại:

1
  2 .n
n n   .n
OH
n
n H2
M
+ Nếu là muối sunfat:
1
 n
n
 n
H
2

OH
SO
2
2
4
+ Nếu là muối clorua:
n  n
 2.n
H
Cl
OH 
2
+ Nếu là muối nitrat:
n  n
 2.n


H
NO
OH
2
3
+ Nếu là muối photphat:
1
2
n
 n

.n
PO3 3 OH  3 H 2
4

(1)

+ Một số ví dụ áp dụng
í dụ 1: Cho 8,5 gam h n hợp Na và K tác dụng hết với nước thu được 3,3 lít khí
H2 (đktc) và dung dịch . Cho tác dụng vừa đủ với dung dịch F 2(SO4)3 thu
được m gam kết tủa. Giá trị của m là
A. 5,35.

B. 16,05.

C. 10,70.

D. 21,40.

Hướng dẫn:
Ta có 2H2O  2OH- + H2  n

3,36
 2n
 2.
 0,3mol

H
OH
22
,
4
2

Dung dịch X tác dụng với Fe2(SO4)3.
Ta có n

1
  2 .n
 .n
3 H2
Fe3  3 OH
6


 m = 107.0,3/3=10,7 gam  Đáp án C
í dụ 2:: Cho h n hợp Na, K và Ba tác dụng hết với nước, thu được dung dịch
và 6,72 lít khí H2 (đktc). Nếu cho tác dụng hết với dung dịch Al(NO3)3 thì số
gam kết tủa lớn nhất thu được là

A. 7,8 gam.

B. 15,6 gam.

C. 46,8 gam.

D. 3,9 gam.

Hướng dẫn:
Ta có 2H2O  2OH- + H2  n
n

6,72
 2n
 2.
 0,6mol

H
OH
22
,
4
2

1
  2 .n
 .n
 0,2mol  m Al (OH ) 3 =0,2.78=15,6 gam
3 H2
Al 3  3 OH

 Đáp án B
Dạng 3: Hỗn hợp kim loại kiềm, một số kim loại kiềm thổ và nhôm, kẽm .. tác
dụng với dung dịch bazơ kiềm.
Từ các phản ứng trên tôi rút ra quá trình sau: 2OH   O 2-  H (2)
2
2
Dựa vào quá trình (2) ta có. n
 2.n
H
OH
2
Để giải toán nhanh hơn, đơn giản hơn thì cần kết hợp với định luật bảo toàn
electron, định luật bảo toàn điện tích...
+ Một số ví dụ áp dụng
Ví dụ 1: Cho 8, gam h n hợp A gồm K và Al tác dụng hết với dung dịch NaOH
thì thu được , 8 lít khí H2 (đktc). Nếu cho 8, gam A tác dụng hết với dung
dịch HCl thì số gam muối thu được là
A. 68,30.

B. 63,80.

C. 43,45.

D. 44,35.

Hướng dẫn:
Ta có 2H2O  2OH- + H2  n

15,68

 2n
 2.
 1,4mol

H
OH
22
,
4
2

 1,4mol
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có n   n
OH 
Cl

7


Khối lượng muối: m = 18,6 + 1,4. 35,5=68,3 gam  Đáp án A
í dụ 2: Chia 3, gam h n hợp gồm Na, K và Al thành phần bằng nhau. Phần
cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 8,9 lít khí H2 (đktc). Phần cho
tác dụng với dung dịch HCl dư rồi cô cạn dung dịch thì thu được m gam chất rắn.
Giá trị của m là
A. 51,6.

B. 25,8.

C. 40,0.

D. 37,4.

Hướng dẫn:
+ Phần 1: Ta có quá trình : 2OH   O 2-  H
2
2
8,96
 2n
2
 0,8mol
n

H
OH
22
,
4
2
+ Phần 2: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có
23,2
n  n
 0,8mol  m 
 0,8.35,5  40gam  Đáp án C

OH
Cl
2
Dạng 4: Hỗn hợp kim loại tác dụng với nước.
- Nếu đề bài cho h n hợp kim loại kiềm hoặc kiềm thổ và kim loại M hóa trị
n vào nước thì có thể có hai khả năng:

+ M là kim loại tan trực tiếp (như kim loại kiềm, Ca, Sr, Ba)
+ M là kim loại có hiđroxit lưỡng tính (như Al, Zn)
2M  2(4  n)OH   2(n  2)H O  2MO n-4  nH 
2
2
2
Dựa vào số mol kim loại kiềm hoặc kiềm thổ → số mol OH– rồi biện luận x m kim
loại M có tan hết không hay chỉ tan một phần.
- Nếu các kim loại Al, Zn dư ta sử dụng các quá trình
2H2O  2OH- + H2
(1)

n
4
2OH  MO
 H (3)
2
2
Từ (1) và (2) ta rút ra một quá trình mới sau:
2H O  MO n-4  2H
2
2
2
1
Ta có n
 .n
MOn4 2 H2
2
( 4  n)
.n H

+ Nếu là kim loại kiềm: n KLK  (4  n).n MO 
n4
2

+ Nếu là kim loại kiềm thổ( Ca, Sr, Ba): n KLKT

2
2
4n
( 4  n)

.n MO n  4 
.n H 2
2
2
4

-Nếu kim loại M (Al, Zn) hết ta có
2H2O  2OH- + H2
(1)
8


2(4  n)OH   2(n  2)H O  2MO n-4  nH  (4)
2
2
2
2
n
 (n

n
)
H (1)
MOn4 n H2
2
2
+ Nếu là kim loại kiềm:
 2 

1
2
2

n

n
 n
 n
n
 n
n

4


H
(
4
)
H

H
KLK


H
(1)
n
n 2
MO
2

2  n  2 2
2
+ Nếu là kim loại kiềm thổ: ( Ca, Sr, Ba)
2
2
n
 (n
n
)  (n
n
) (***)
KLKT
H (1) n H
MOn4 n H2
2
2
2
Từ đó ta có:
 2


1
2
  n
 (**)
n
 n
 n
n
 n
M
KLK 
H (1)  n  H
MO n 4 n  H 2
2
2


2 
2
 2

2
  n
 (***)
 n
n
n
M
KLKT 

H (1)  n  H
MO n 4 n  H 2
2


2 
2
+ Một số ví dụ áp dụng:
í dụ 1: Thực hiện hai thí nghiệm sau:
• Thí nghiệm 1: Cho m gam h n hợp Ba và Al vào nước dư, thu được ,89 lít khí
(ở đktc)
• Thí nghiệm 2: Cũng cho m gam h n hợp trên cho vào dung dịch NaOH dư thu
được , lít khí (ở đktc) Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là:
A. 2,85 gam
B. 2,99 gam
C. 2,72 gam
D. 2,80 gam
Hướng dẫn:
Ta có: n
 0,04mol  n
 0,1mol
H TN1
H TN 2
2
2
→ ở thí nghiệm Ba hết, Al dư c n thí nghiệm thì cả Ba và Al đều hết
- Gọi nBa = x mol và nAl y mol trong m gam h n hợp
- Thí nghiệm 1:
(4  3)
43

0,896
n 
.n

.n

 0,01mol

Ba
H
AlO
2
4
2 4.22,4
2

n

 n

2 2,24
2
 (n
n )  (
 0,01)  0,06mol
Ba
Al 3 H
3
22
,

4
2
. 37 + , . 7
,99 gam → Đáp án B

- Thí nghiệm 2: n
→m

,

9


í dụ 2 (B-07): H n hợp gồm Na và Al. Cho m gam vào một lượng nước dư
thì thoát ra V lít khí. Nếu cũng cho m gam vào dung dịch NaOH dư thì thu được
,7 V lít khí. Biết các khí đo ở cùng điều kiện. Thành phần phần trăm khối lượng
của Na trong là
A. 39,87%.

B. 29,87%.

C. 49,87%.

D. 77,31%.

Hướng dẫn:( Đặt V=22,4lit)
+ Khi tác dụng với nước , Al dư nên ta có n

Na

n

1
 n
 0,5mol

H
AlO
2
2
2

+ Khi tác dụng với dung dịch NaOH , kim loại Al hết ta có
n

2
 (n

Al

3

% mNa =

1
 n )  1mol
H
Na
2 2

0,5.23.100
 29,87%  Đáp án B
0,5.23  1.27

í dụ 3: Cho m gam h n hợp A gồm K và Al tác dụng với nước dư, thu được , 8
lít khí H2 (đktc). Nếu cho m gam A tác dụng với dung dịch NaOH dư, thì thu được
7,84 lít H2 (đktc). Phần trăm khối lượng của K trong A là
A. 83,87%.

B. 16,13%.

C. 41,94%.

D. 58,06%.

Hướng dẫn:
Do thể tích H2 khi h n hợp tác dụng với H2O nhỏ hơn thể tích khi h n hợp tác dụng
với dung dịch NaOH nên khi h n hợp tác dụng với H2O thì Al dư
Từ đó ta có n
n

Al

2
 (n
3

4,48
1
 n


 0,1mol và
K 2 H
2
.
22
,
4
2(1)

1
 n )
H
K
2(2) 2

%m K trong A =


2  7,84 1
  0,2mol

.
0
,
1
3  22,4 2 

0,1.39.100
 41,94%  Đáp án C

0,1.39  0,2.27

II. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM:
10


Khi áp dụng chuyên đề này vào giảng dạy tại lớp 12A1 năm học 2012 –
2013 tôi nhận thấy học sinh nắm bắt và vận dụng phương pháp nhanh hơn, bài tập
trở nên đơn giản hơn, học sinh đã biết cách nhận dạng và nhẩm nhanh được kết quả
một số bài toán, không những kĩ năng giải toán tốt hơn mà lí thuyết các em nắm
cũng vững hơn từ đó số học sinh ham thích làm các bài tập và có hứng thú học
nhiều hơn, tiết học sinh động và có chất lượng cao hơn.
Khảo sát bài cho thấy:
Khi chưa đưa ra phương pháp trên :
Tỷ lệ học sinh giải được
20%

Tỷ lệ học sinh lúng túng Tỷ lệ học sinh không giải
được
35%

45%

Khi đưa ra phương pháp trên vào vận dụng:
Tỷ lệ học sinh giải được
60%

Tỷ lệ học sinh lúng túng Tỷ lệ học sinh không giải
được
15%

20%

C/ KẾT LUẬN:
Thông qua việc giảng dạy ở lớp A 1 năm 2012 - 2013 và trong quá trình
ôn luyện đại học những năm trước tôi nhận thấy học sinh đều nắm bài tốt hơn và
việc vận dụng của học sinh cũng tốt hơn. Do đó đã góp phần nâng cao chất lượng
của học sinh khu vực miền núi.
Tuy nhiên chất lượng học sinh c n quá chênh lệch do đó khi giảng dạy cần
làm rõ lí thuyết cơ bản từ đó khai thác ra để học sinh vận dụng không đưa trực tiếp
các dạng bài tập, đối với học sinh khá giỏi thì cần khai thác triệt để đặc biệt là các
dạng vận dụng kết hợp với định luật bảo toàn l ctron và các phương pháp khác,
c n học sinh trung bình thì chỉ cần cung cấp những lí thuyết cơ bản và bài tập
không quá khó.
Trên đây là một số kinh nghiệm mà tôi đã trình bày, tôi hy vọng nó sẽ có ích
cho công tác giảng dạy của giáo viên trong các chương trình đổi mới hiện nay.

11


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. HƯỚNG DẪN GIẢI NHANH BÀI TẬP HOÁ HỌC - TẬP III
Cao Cự Giác Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà nội
2. Tuyển tập bài giảng HOÁ HỌC VÔ CƠ
Cao Cự Giác NXB ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
3. Chuyên đề cơ bản HOÁ VÔ CƠ 12
Lê Thanh Xuân NXB TỔNG HỢP TP HỒ CHÍ MINH
4.Phương pháp giải các dạng bài tập trắc nghiệm HOÁ HỌC
`PGS – TS Nguyễn Thanh Khuyến NXB ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
5. TUYỂN TẬP CÁC BÀI TẬP HOÁ HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Phạm Văn Hoan NXB GIÁO DỤC

12


MỤC LỤC
A/ PHẦN MỞ ĐẦU.............................................................................
I/ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI...................................................................
II / MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU..........................................................
B/ PHẦN NỘI DUNG.........................................................................
I/CƠ SỞ LÝ THUYẾT........................................................................
1. Kiến thức cơ bản..............................................................................
2. Các dạng toán..................................................................................
Dạng 1...............................................................................................
Dạng 2.................................................................................................
Dạng 3..................................................................................................
Dạng 4..................................................................................................
II/ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM...........................................................
C/ KẾT LUẬN.....................................................................................
TÀI LIẸU THAM KHẢO....................................................................

Trang
1
1
1
2
2
2
2
2

5
6
7
9
10
11

13


ÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG
ĐƠN VỊ

Thanh Hóa, ngày 30 tháng 05 năm 2013
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình
viết, không sao chép nội dung của người
khác.

Lê ăn Hùng

14