Sáng kiến kinh nghiệm Phân loại và giải bài tập phần Kim loại + Dung dịch axit

 Sở GD-ĐT Nam Định
Trường THPT Xuân Trường C
 -------o0o-------- 
Sáng kiến kinh nghiệm
Tên đề tài :
 Phân loại và giải bài tập phần :
 Kim loại + dung dịch axit
Họ và tên : Lê Đức Dục
 Thuộc nhóm hoá
 Tổ tổng hợp tự nhiên
 Trường THPT Xuân Trường C
 ----------&&&&&--------------
 Năm học 2005-2006
I-Đặt vấn đề : Như chúng ta đã biết kim loại với dung dịch axit là dạng bài tập cơ bản hay gặp ở chương trình phổ thông. Học sinh đã biết tính chất chung của một axit ở lớp 8 và 9; tính chất của các axit halozenhidric; axit sunfuric ở lớp 10; axit nitric; axit phốtphoric ở lớp 11; axit cacboxylic ở lớp 12. ở chương trình lớp 12 phần kim loại học sinh lại học tính chất chung của kim loại (trong đó có phần kim loại + dung dịch axit ).Vì vậy dạy đơn vị kiến thức nào, cho đối tượng học sinh nào, những dạng bài tập nào, mối liên hệ giữa các phần này như thế nào là một đề tài mà tôi thường băn khoăn trăn trở trong những năm giảng dạy hoá học ở bậc phổ thông. Vì vậy tôi xin trình bày kinh nghiệm:" Phân loại và hướng dẫn học sinh giải bài tập phần kim loại với dung dịch axit "- trong chương trình trung học phổ thông.
II-Nội dung:
II.1.a- Trước hết cho học sinh nắm vững lí thuyết tính chất của axit, tính chất của kim loại :
 - Axit tác dụng với kim loại ; với bazơ; oxitbazơ; muối ...
 - Kim loại tác dụng với phi kim; với axit; nước; dung dịch muối ...
b- Khi kim loại + dung dịch axit: có xảy ra phản ứng không?, sản phẩm là gì?, viết và cân bằng phản ứng (nếu có).
Ví dụ : - Kim loại +H2SO4 loãng đ muối + H2
 - Kim loại +H2SO4 đặc đ muối + H2O + (S; SO2...)
 - Kim loại +HNO3 đ muối +H2O + (N2; N2O; NO; NO2...) 
c- Kim loại tan trong nước tác dụng với axit, có 2 trường hợp
 -Nếu dung dịch axit dùng dư: có một phản ứng giữa kim loại và axit.
 -Nếu kim loại dùng dư: ngoài phản ứng giữa kim loại và axit còn có phản ứng giữa kim loại còn dư với nước của dung dịch.
Nếu kim loại với hỗn hợp axit HCl, H2SO4 loãng thì thực ra đây là kim loại tác dụng với H+ của dung dịch nên khi giải ta chuyển về dạng ion:
 2 M + 2nH+ = 2Mn+ + nH2 ư
d- Kim loại khi tác với axit có thể thể hiện nhiều hoá trị khác nhau(ví dụ sắt tác dụng HCl thể hiện hoá trị 2, tác dụng HNO3 thể hiện hoá trị 3) vì vậy khi làm toán nên gọi n là hoá trị của kim loại M khi tác dụng với axit này, m là hoá trị của kim loại M với axit kia.
e- Nhiều kim loại tác dụng với nhiều axit có tính oxi hoá mạnh (H2SO4 đặc, HNO3) thì lưu ý mỗi chất khí tạo ra ứng với một phản ứng.
f- Nếu một kim loại kém hoạt động (ví dụ Cu) tác dụng một phần với axit có tính oxi hoá mạnh (ví dụ HNO3), sau đó cho tiếp axit HCl vào có khí bay ra điều đó nên giải thích phản ứng ở dạng ion mới thấy rõ.
Ví dụ : Cho Cu vào dung dịch HNO3 , một phần Cu tan tạo khí NO, sau đó thêm HCl có khí NO tiếp tục bay ra. Hiện tượng này được giải thích như sau :
Trước hết Cu tan trong HNO3 theo phản ứng :
 3Cu + 8 H+ +2NO3- = 3Cu2+ +2NO ư + 4H2O
Vì ban đầu nH+ = nNO3- = nHNO3 , nhưng khi phản ứng thì nH+ tham gia gấp 4 lần nNO3- nên NO3- còn dư.
Thêm HCl vào tức là thêm H+ vào dung dịch nên Cu dư H+, NO3- lại tiếp tục phản ứng như trên do đó có NO bay ra.
II.2-Các dạng bài tập
Dạng I: cơ bản-sử dụng tính chất hoá học cơ bản của kim loại.
Bài 1:(Giải toán hoá học lớp 10)
 Cho 1,92 gam Mg, Zn, Cu, tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl ta thu được 0,03 mol khí và dung dịch A. Cho dung dịch NaOH vào dung dịch A thu được một kết tủa. Với kết tủa đem nung đến khối lượng không đổi thì thu được 0,8 gam một chất rắn.
a-Viết các PTPƯ xảy ra.
 b-Xác định thành phần phần trăm theo khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp.
 c-Từ hỗn hợp Mg, Zn, Cu viết phương trình điều chế riêng 3 muối clorua.
Hướng dẫn: 
-Viết đúng các phương trình Mg, Zn, tác dụng với HCl, Cu không phản ứng.
-Muối ZnCl2 tác dụng với dung dịch NaOH : tạo kết tủa ; sau kết tủa tan.
-Lập hệ; tính toán theo PTPƯ.
 Đáp số : 0,48 gam Mg; 0,65 gam Zn; 0,79 gam Cu.
Bài 2 :(Sách bài tập hoá học lớp 10).
 Cho 7,8 gam hỗn hợp Al và Mg tác dụng với dung dịch HCl dư. Sau phản ứng khối lượng dung dịch axit tăng thêm 7 gam. Tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu.
Hướng dẫn :
-Theo định luật BTKL : mH2 = mkim loai – mbình axit tăng =7,8 – 7,0 = 0,8 gam
-Lập hệ –giải.
Đáp số : 5,4 gam Al; 2,4 gam Mg.
Bài 3:(Giải toán hoá học lớp 10)
 Hoà tan 28,4 gam hỗn hợp gồm 2 muối cacbonnat của hai kim loại hoá trị 2bằng dung dịch HCl dư thu được 6,72 lít khí (ĐKTC) và dung dịch A. 
a- Tính tổng số gam 2 muối clorua có trong dung dịch.
b-Xác định tên 2 kim loại nếu 2 kim loại đó thuộc 2 chu kì liên tiếp của PNC nhóm II
 c- Tính %mỗi muối trong hỗn hợp ban đầu.
d- Nếu dẫn toàn bộ khí CO2 cho hấp thụ vào 1,25 lít dung dịch Ba(OH)2 để thu được 39,4 gam kết tủa thì nồng độ mol/l của Ba(OH)2 là bao nhiêu?
Hướng dẫn : Sử dụng các phương pháp giải khác nhau(Tăng, giảm khối lượng, KLNT trung bình...
Nhận xét : để giải loại bài tập trên học sinh cần nắm vững tính chất hoá học cơ bản của kim loại, kết hợp với một số cách giải toán như:( tính theo phương trình phản ứng; lập hệ; tăng, giảm khối lượng...)
Dạng II: kim loại + axit có tính oxi hoá 
Bài1: (Sách bài tập lớp 11).
Hoà tan hoàn toàn 9,6 gam Mg trong một lượng dung dịch axit HNO3 thì thu được 2,464 lít khí A(ở 27,30C ; 1atm). Xác định công thức và gọi tên khí A.
 Hướng dẫn:
 Cách 1: Viết phương trình tổng quát và tính theo phương trình.
 Cách 2: Giải theo phương pháp cho – nhận electron.
 Đáp số: N2O
Bài 2:(ĐHSP KT-HCM-2002).
 Hoà tan hoàn toàn 24,3 gam Al vào dung dịch HNO3 loãng, dư thu được hỗn hợp khí NO và N2O có tỉ khối so với hiđro là 20,25 và dung dịch B không chứa NH4NO3. Tính thể tích mỗi khí thoát ra ở ĐKTC.
Hướng dẫn:
 Cách 1: Viết các phương trình, lập hệ, giải.
 Cách 2: Giải theo phương pháp bảo toàn electron.
 Đáp số: VNO =2,24 lít ; VN2O = 6,72 lít.
Bài 3:(ĐHQG –HCM-2002).
 Đốt cháy x mol Fe bởi oxi thu được 5,04 gam hỗn hợp A gồm các oxit sắt. Hoà tan hoàn toàn A trong dung dịch HNO3 thu được 0,035 mol hỗn hợp Y gồm NO và N2O. Tỉ khối của Y so với H2 là 19. Tính x.
Hướng dẫn : Giải như bài 1 và bài 2.
 Đáp số: x= 0,07.
*Một số bài khác: (...)
 Nhận xét:
 -Kim loại có tính khử.
 -Các axit( H2SO4 đặc, HNO3 ...) có tính oxi hoá.
 -Sử dụng phương pháp bảo toàn e thay cho cách giải thông thường .
Dạng III: Nhiều kim loại + nhiều axit: (phương pháp ion).
Bài 1: (ĐHQG –1999).
 Cho 3,87 gam hỗn hợp Al và Mg vào 250 ml dung dịch X chứa HCl 1M và H2SO4 0,5M được dung dịch B và 4,368 lít H2 (đo ở ĐKTC).
Hãy chứng minh rằng B còn dư axit.
Tính % khối lượng kim loại trong A.
Tính thể tích dung dịch C gồm NaOH 0,02M và Ba(OH)2 0,01M cần để trung hoà hết lượng axit dư trong B.
Tính thể tích tối thiểu của dung dịch C (với nồng độ trên)tác dụnh với dung dịch B để được lượng kết tủa nhỏ nhất. Tính lượng kết tủa đó.
Hướng dẫn: 
 -Viết phương trình ion thu gọn.
 -Tính theo phương trình ion.
 Đáp số: +) %Mg =37,2%. 
 +)V = 2,75 lít.
 +) V =14,75 lít; m¯ =32,48 g.
Bài 2:(ĐHTL-2002).
 Hoà tan hết 7,74 gam hỗn hợp bột 2 kim loại Mg và Al bằng 500 ml dung dịch hỗn hợp chứa 2 axit HCl 1M và axit H2SO4 0,28M (loãng) thu được dung dịch A và 8,736 lít H2 (ở 273oK và 1atm). Cho rằng các axit phản ứng đồng thời với 2 kim loại.
a-Tính tổng khối lượng muối tạo thành sau phản ứng.
b-Cho dung dịch A phản ứng với V lít dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 1M và Ba(OH)2 0,5M. Tính V cần dùng để được kết tủa lớn nhất, tính kết tủa đó.
Hướng dẫn: Cách giải như bài 1
 Đáp số:+) mmuối =38,93 gam.
 +)V =0,195 lít, m ¯ =53,62 g.
Dạng IV: Biện luận.
Bài 1( bài tập hoá học lớp 10).
 Có 50 ml dung dịch 2 axit là H2SO4 1,8M và HCl 1,2M. Cho 8 gam hỗn hợp Fe và Mg vào dung dịch đó. Khí sinh ra được vào ống sứ chứa 16 gam CuO đun nóng. Tính thể tích dung dịch H2SO4 96% (d=1,84g/ml)cần thiết để hoà tan hết chất rắn trong ống.
Hướng dẫn :
-Chứng minh kim loại dư.
 -Tính theo phương trình ion.
 Đáp số: V =17,75 ml.
Bài 2: (HSG-10-2002).
M là kim loại thuộc phân nhóm chính nhóm II, chu kì lớn. Cho 220,00 gam M vào 200,00 gam dung dịch H2SO4 3,92 %. Sau khi phản ứng giữa M và dung dịch H2SO4 kết thúc, các chất trong bình có khối lượng 409,16 gam. Tính khối lượng từng chất trong bình sau phản ứng.
Hướng dẫn: 
 -M tác dụng với axit.
 -Sau đó M tác dụng với nước.
 -Tính theo phương trình; tìm M; sau đó tính khối lượng các chất trong bình.
 Đáp số: kim loại Ca.
*Một số bài tập khác :(...)
Nhận xét: -Dạng bài tập này học sinh phải nắm vững tính chất của kim loại (tác dụng với nước, lưỡng tính,...).
-Biện luận các trường hợp có thể xảy ra.
-Sử dụng một số thuật toán để giải.
II.3-Phạm vi áp dụng:
 ở phần trên tôi đã nêu ra một số dạng bài tập mà học sinh hay gặp và cách giải. Tuy nhiên, các bài tập đó được dành cho đối tượng học sinh nào, ở lớp nào là phần mà tôi quan tâm hơn cả.
*Trước hết với học sinh lớp 10, đây là đối tượng các em thường rất yếu về môn hoá ở THCS, cần cho các em nắm vững các tính chất hoá học cơ bản của kim loại, của axit, sau đó làm các bài tập cơ bản, kết hợp với rèn kĩ năng viết phương trình phản ứng, kĩ năng tính toán.
*Với học sinh lớp 11, khi các em học đến axit nitric, phương trình ion, thường sử dụng dạng 2 và dạng 3, có thể kết hợp thêm dạng 1.
*Với học sinh lớp 12, khi các em đã nắm được tính chất của tất cả các axit, tính chất của kim loại, lúc này có thể làm cả dạng 1, 2, 3, 4 và các bài tập tổng hợp.
*Để bồi dưỡng cho các học sinh giỏi, ôn thi đại học: cho học sinh củng cố lại các phần lí thuyết cơ bản, các lưu ý khi giải bài tập, có mối liên hệ chặt chẽ giữa lí thuyết và bài tập, mối liên hệ lô zích giữa các dạng bài tập trên. Từ đó rèn cho học sinh cách suy nghĩ, nhận dạng bài tập, sử dụng kiến thức gì, cách giải nào phù hợp với từng bài cụ thể.
III.Kết luận.
 Kim loại tác dụng với dung dịch axit là dạng bài tập có thể gặp ở tất cả các lớp chương trình phổ thông. Nhưng ở mỗi khối lớp, mỗi đối tượng học sinh có một đặc thù riêng. Lựa chọn kiến thức phù hợp, phương pháp giải hợp lí, đưa các vấn đề vào một cách lôzich là một nguyên tắc mà tôi tuân thủ trong các chuyên đề, trong đó có chuyên đề kim loại + dung dịch axit mà tôi đã rút ra được khi giảng dạy chương trình hoá học phổ thông. Mong các bạn đồng nghiệp đọc và đóng góp ý kiến.
 Xin trân trọng cảm ơn.
 Xuân Trường ngày 28 tháng 5 năm 2006.
 Lê Đức Dục