Sáng kiến kinh nghiệm SKKN hướng dẫn học sinh giải toán phần kim loại tác dụng với nước và dung dịch bazơ trong ôn thi đại học

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

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

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
2
−
Zn + 2OH → ZnO + H ↑
2
2
Pb + 2OH - → PbO 2− + 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


Dựa vào quá trình (1) ta có.

n

OH−

= 2n H

2

+

Dung dịch sinh ra tác dụng với axít ta có: H
n + =n
= 2n
H
OH −
H

2

+ OH- 
→ H2O

n
= 2n
H còn nếu là axít sunfuric (H2SO4)
Từ đó ta rút ra, nếu là axít Clohiđric( HCl) thì Cl −
2

=n
H .
SO2−
2
4
+ Một số ví dụ áp dụng:
Ví dụ 1: Cho hỗn hợp X gồm hai kim loại kiềm tan hết trong nước tạo ra dung dịch Y và thoát
ra 0,12 mol H2. Thể tích dung dịch H2SO4 2M cần trung hòa dung dịch Y là :
A. 120ml
B. 60ml
C. 150ml
D. 200ml
Hướng dẫn:
Đối với dạng bài tập này ta chỉ cần biểu diễn:
→ H2
H2SO4 
thì

n

Theo sơ đồ : nH 2SO4 = nH 2 = 0,12mol

=> VH 2 SO4 = 0,6lit = 60ml
Ví 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 2M cần dùng để trung hoà dung dịch X là :
A. 150ml.
B. 75ml.
C. 60ml.
D. 30ml.
Hướng dẫn:
→ H2
2HCl 

Theo sơ đồ : nHCl = 2nH 2 = 2.

3,36
= 0,3mol
22,4

=> VHCl = 0,15lit = 150ml
Ví dụ 3: Cho 10,1g hỗn hợp K và 1 kim loại kiềm X tác dụng hết với nước, thu được dung dịch
A. Để trung hòa dung dịch A cần 500ml dd H2SO4 0,3M. Cho biết tỉ lệ về số mol của K và số
mol của X 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 2 SO4 = 0,15mol => VH = 0,15.22,4 = 3,36 lít.

2

Ví dụ 4 Hoà tan 2,15gam hỗn hợp gồm 1 kim loại kiềm A và 1 kim loại kiềm thổ B vào H2O
thu được dung dịch C và 0,448lít H2(đktc). Để trung hoà 1/2 dung dịch C cần V lít dung dịch
HCl 0,1M và thu được m gam muối. Giá trị của V và m lần lượt là

4


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:
n
= 2n
= 0,04mol
H
→ OH−
.
2

Ta có 2H2O → 2OH- + H2

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 = 2,15/2 + 0,02.35,5=1,785 g→ Đáp án B
Ví dụ 5 : Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp 2 kim loại kiềm vào nước thu được 0,448 lít khí H2 (đktc)
và 400 ml dung dịch X. Giá trị pH của dung dịch X là
A. 1.

B. 2.

C. 12.

D. 13.

0,448
= 0,04mol
Hướng dẫn: Ta có 2H2O → 2OH- + H2 → n OH− = 2n H = 2.
22
,
4
2
→ n H = 0,04mol →[H+] = 0,04/ 0,4= 10-1M → pH = 1 → Đáp án A
+

Ví dụ 6: Hoà tan 13,1 gam hỗn hợp X gồm Li, Na, K vào nước thu được V lít khí H2 (đktc) và
dung dịch Y. Trung hoà Y bằng dung dịch HCl thu được dung dịch chứa 30,85 gam muối. Giá
trị của V là

A. 5,60.
Hướng dẫn: nCl − =

B. 8,96.

C. 13,44.

D. 6,72.

30,85 − 13,1
= 0,5mol → n H + = 0,5mol → nOH − = 0,5mol
35,5

Ta có 2H2O → 2OH- + H2
→V= 0,25. 22,4 = 5,6 lit

n
= 2n
= 0,5mol → n
= 0,25mol
H
H
→ OH−
.
2
2

Đáp án A
+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

(1)
5


Dựa vào quá trình (1) ta có.

n

OH−

= 2n H

2

Sử dụng định luật bảo toàn điện tích ta có.
+ Các cation kim loại:
1
− = 2 .n
n n + = .n
n OH
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

+ Một số ví dụ áp dụng
Ví dụ 1: Cho 8,5 gam hỗn hợp Na và K tác dụng hết với nước thu được 3,36 lít khí H2 (đktc) và
dung dịch X. Cho X tác dụng vừa đủ với dung dịch Fe2(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:
3,36
= 0,3mol
Ta có 2H2O → 2OH- + H2 → n OH− = 2n H = 2.
22
,
4
2
Dung dịch X tác dụng với Fe2(SO4)3.
Ta có n

1
− = 2 .n
= .n

3 H2
Fe3 + 3 OH

→ m = 107.0,3/3=10,7 gam → Đáp án C

6


Ví dụ 2:: Cho hỗn hợp Na, K và Ba tác dụng hết với nước, thu được dung dịch X và 6,72 lít khí
H2 (đktc). Nếu cho X 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:

6,72
= 0,6mol
Ta có 2H2O → 2OH- + H2 → n OH− = 2n H = 2.
22,4
2
→n

1
− = 2 .n

= .n
= 0,2mol → m Al (OH ) 3 =0,2.78=15,6 gam
H
3
+
OH
3
3
Al
2

→ 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 22- + H 2 (2)
n
= 2.n H
OH−
Dựa vào quá trình (2) ta có.
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 18,6 gam hỗn hợp A gồm K và Al tác dụng hết với dung dịch NaOH thì thu được
15,68 lít khí H2 (đktc). Nếu cho 18,6 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:
15,68
= 1,4mol
Ta có 2H2O → 2OH- + H2 → n OH− = 2n H = 2.
22
,
4
2
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có nCl − = nOH − = 1,4mol
Khối lượng muối: m = 18,6 + 1,4. 35,5=68,3 gam → Đáp án A

7


Ví dụ 2: Chia 23,2 gam hỗn hợp X gồm Na, K và Al thành 2 phần bằng nhau. Phần 1 cho tác
dụng với dung dịch NaOH dư thu được 8,96 lít khí H2 (đktc). Phần 2 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 22- + H 2
8,96
= 0,8mol
→ n OH− = 2n H = 2
22
,
4
2
+ Phần 2: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có
n − =n
= 0,8mol → m = 23,2 + 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 hỗn 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 xem 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)
2OH − → MO n-4 + 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 nMOn−4 = 2 .n H
2
2
( 4 − n)
.n H 2
2
4−n
( 4 − n)
.n MO n − 4 =
.n H 2
+ Nếu là kim loại kiềm thổ( Ca, Sr, Ba): n KLKT =
2
2
4

+ Nếu là kim loại kiềm: n KLK = (4 − n).n MO

n −4
2

=

-Nếu kim loại M (Al, Zn) hết ta có
2H2O → 2OH- + H2
(1)
2(4 − n)OH − + 2(n − 2)H O → 2MO n-4 + nH ↑ (4)
2
2
2

8


2
= (n
−n
)
n
−
4
H (1)
n H2
MO
2
2
+ Nếu là kim loại kiềm:
 2 

1
2
2
=

n

n
= n
= n
−n
− n
KLK

H (1)  n  H
n  H 2
MOn −4 n H2 (4)
2 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
n
−
4


H
H
KLK

 (**)
H
(1)
n
n
MO

2
2
2


2


2
n

 2

2
 = n

= n
−n
−n
M
n
−
4


H
H
KLKT

 (***)

H
(1)
n 2
n 2
MO

2

2
+ Một số ví dụ áp dụng:
Ví dụ 1: Thực hiện hai thí nghiệm sau:
• Thí nghiệm 1: Cho m gam hỗn hợp Ba và Al vào nước dư, thu được 0,896 lít khí (ở đktc)
• Thí nghiệm 2: Cũng cho m gam hỗn hợp trên cho vào dung dịch NaOH dư thu được 2,24 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:
n
= 0,04mol  n
= 0,1mol
H TN 2
Ta có: H TN1
2
2
→ ở thí nghiệm 1 Ba hết, Al dư còn thí nghiệm 2 thì cả Ba và Al đều hết
- Gọi nBa = x mol và nAl = y mol trong m gam hỗn hợp
- Thí nghiệm 1:
(4 − 3)

4−3
0,896
n =
.n
=
.n
=
= 0,01mol
−
Ba
H
AlO
2
4
4
.
22
,
4
2
2

n

= n

2 2,24
2
− 0,01) = 0,06mol
- Thí nghiệm 2: n Al = 3 (n H − n Ba ) = (

3
22
,
4
2
→ m = 0,01.137 + 0,06.27 = 2,99 gam → Đáp án B
Ví dụ 2 (B-07): Hỗn hợp X gồm Na và Al. Cho m gam X vào một lượng nước dư thì thoát ra V
lít khí. Nếu cũng cho m gam X vào dung dịch NaOH dư thì thu được 1,75V lít khí. Biết các khí
đo ở cùng điều kiện. Thành phần phần trăm khối lượng của Na trong X là

9


A. 39,87%.

B. 29,87%.

C. 49,87%.

D. 77,31%.

Hướng dẫn:( Đặt V=22,4lit)
1
+ Khi tác dụng với nước , Al dư nên ta có n Na = n AlO− = 2 n H = 0,5mol
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

Ví dụ 3: Cho m gam hỗn hợp A gồm K và Al tác dụng với nước dư, thu được 4,48 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 hỗn hợp tác dụng với H2O nhỏ hơn thể tích khi hỗn hợp tác dụng với dung
dịch NaOH nên khi hỗn hợp tác dụng với H2O thì Al dư
4,48
1
=
= 0,1mol và
Từ đó ta có n K = 2 n H
2
.
22
,
4
2(1)
n

Al

2
= (n
3

1
− n )=
H
K
2(2) 2

%m K trong A =

2  7,84 1 

− .0,1 = 0,2mol
3  22,4 2 

0,1.39.100
= 41,94% → Đáp án C
0,1.39 + 0,2.27

II. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM:
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

10


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 12A 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 còn 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 electron và các phương pháp khác, còn 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