Sáng kiến kinh nghiệm Tiếp cận bài toán đồ thị hỗn hợp kết tủa Nhôm Hidroxit và Bari Sunfat
I. CƠ SỞ LÝ LUẬN
Vấn đề nghiên cứu dựa trên cơ sở là chương 1 – chương trình hoá học lớp 11
– sách giáo khoa hiện hành: Sự điện li. Trong chương này, có các dạng bài tập vận
dụng các phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li trong đó có bài tập
liên qua đến sự tạo thành hỗn hợp hai kết tủa Al(OH)3 và BaSO4. Hai kết tủa này
đều có tích số tan bé (TAl(OH)3 = 3. 10-34 ; TBaSO4= 10-10 ở 250C) nên quá trình tạo
thành rất thuận lợi. Có thể chấp nhận hai kết tủa này có thể cùng đồng thời tạo ra và
quá trình tạo kết tủa này không liên quan đến quá trình tạo kết tủa kia. Tuy nhiên,
Al(OH)3 là hidroxit lưỡng tính nên có thể hoà tan trong axit hay kiềm nếu dư. Chính
vì thế nên bài toán có thể có nhiều trường hợp khác nhau.
Mặt khác, trong chương này, học sinh cũng cần nắm vững các quy luật bảo
toàn (khối lượng, nguyên tố, điện tích).
II. THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ
Đồ thị là phần bài tập mới được đưa vào khai thác trong vài năm gần đây.
Phần kiến thức này ngoài môn hoá học còn liên quan đến bộ môn toán. Do đó, phần
lớn các GV và HS đều nhận xét đây là phần khó tiếp cận .
Nhiều phần có thể định dạng ra bài tập đồ thị, nhưng chủ yếu vẫn là các bài
toán CO2 với dung dịch kiềm; bài toán kết tủa Al(OH)3; phần đồ thị hỗn hợp chưa
có tài liệu viết bài bản và chi tiết nên học sinh khó có thể tự học, tự nghiên cứu. Gần
đây có thêm các dạng bài tập H3PO4, bài tập điện phân
Thực trạng dạy và học phần bài tập hoá học cho thấy, một số GV và HS đã
khai thác đúng nghĩa của các số liệu trên đồ thị và các mối quan hệ của các số liệu
đó (sử dụng tính chất của đồ thị hàm số) nhưng cũng không ít GV chuyển bài toán
đồ thị thành bài toán bình thường rồi hướng dẫn HS giải (lấy số liệu từ đồ thị chứ
chưa khai thác tính chất của đồ thị hàm số). Một số khác thì chưa hiểu hoặc ngại
khai thác dạng toán này.
hấy, khi BaSO4 cực đại thì khối lượng kết tủa (gồm cả Al(OH)3) là 38,5 gam, khi đó nBaSO4 = nBa(AlO2)2 ban đầu = a mol => nAl(OH)3 = 2a mol => 233.a+78.2a=38,5 => a = 0,1 mol Lại có mBa(AlO2)2 + mNaAlO2 = 33,7 gam => nNaAlO2 = 0,1 mol x là khối lượng kết tủa cực đại, đạt được khi Al(OH)3 cực đại => x = 0,1.233+0,3.78 = 46,3 gam. 10. Bài toán đề xuất 10: Cho từ từ dung dịch H2SO4 vào dung dịch hỗn hợp gồm x mol BaCl2 và y mol Ba(AlO2)2. Vẽ đồ thị sự phụ thuộc khối lượng kết tủa thu được (m gam) và số mol H2SO4 (n mol)? Hướng dẫn: PTHH Ba2+ + SO4 2- → BaSO4 AlO2 - + H+ + H2O Al(OH)3 Al(OH)3 + 3H + Al3+ + 3H2O Ban đầu cả hai kết tủa tạo thành, khi Al(OH)3 đạt cực đại thì Ba2+ chưa phản ứng hết, tiếp tục cho thêm a mol H2SO4 thì kết tủa BaSO4 tạo thành là 233a gam trong khi Al(OH)3 bị hoà tan là 78.2a/3 = 52a gam < 233a gam nên tổng khối lượng kết tủa vẫn tăng. Tại thời điểm Ba(OH)2 đạt cực đại thì tổng kết tủa là cực đại. Tuy nhiên, tuỳ mối quan hệ của x, y mà Al(OH)3 có thể bị hoà tan hết trước khi BaSO4 đạt cực đại (4y x > 3y; đồ thị 1) , hoặc Al(OH)3 bị hoà tan hết đúng thời điểm BaSO4 cực đại (x = 3y; đồ thị 2) hoặc Al(OH)3 bị hoà tan hết sau thời điểm BaSO4 đạt cực đại (x < 3y, đồ thị 3) 18 Ví dụ 21: Cho từ từ dung dịch H2SO4 vào dung dịch X chứa Ba(AlO2)2 và BaCl2. Khối lượng kết tủa tạo ra (m gam) phụ thuộc vào số mol axit (n mol) như đồ thị. Tính giá trị x? Hướng dẫn: Tiến trình của đồ thị: Ban đầu cả hai kết tủa tạo thành, sau đó, Al(OH)3 đạt cực đại trước (Tại nH2SO4 = 0,05 mol), khi vẫn thêm axit thì kết tủa này tan dần, còn BaSO4 vẫn tiếp tục tạo ra, đến khi Al(OH)3 tan hết thì BaSO4 vẫn chưa cực đại nên kết tủa tăng nhanh hơn (đồ thị dốc hơn). Vậy từ đồ thị: Khi nH2SO4 = 0,15 mol => nBaSO4 = 0,15 mol và Al(OH)3 đã tan một phần. Mặt khác nAlO2- ban đầu = 0,1 mol => tại nH2SO4 = 0,15 mol thì nAl(OH)3 = 0,1/3 mol => x = 78.0,1/3+233.0,15 = 37,55 gam. Ví dụ 22: Cho từ từ dung dịch H2SO4 vào dung dịch X chứa Ba(AlO2)2 và BaCl2. Khối lượng kết tủa tạo ra (m gam) phụ thuộc vào số mol axit (n mol) như đồ thị. Tính khối lượng các chất tan trong dung dịch X? Hướng dẫn: Ban đầu cả 2 kết tủa tạo thành, sau đó khối lượng kết tủa tăng chậm hơn rồi kết tủa bị hoà tan 1 phần. Từ thành phần dung dịch X ta thấy Al(OH)3 đạt giá trị cực đại trước (tại m1), sau đó bị hoà tan dần trong khi BaSO4 vẫn tiếp tục tăng (đạt max là 57 gam), cuối cùng Al(OH)3 bị hoà tan hết, kết tủa đạt giá trị m2 ổn định. Mặt khác lại có khi nH+ = 0,8 mol thì Al(OH)3 tan hết => nAlO2- ban đầu = 0,8:4 = 0,2 mol. Lại có kết tủa tối đa khi BaSO4 đạt cực đại (x mol) còn khi đó Al(OH)3 hoà tan một phần, Al(OH)3 còn lại (0,8-2x):3 mol Ta có 233.x+78.(0,8-2x):3 = 57 => x = 0,2 => nBa(AlO2)2 = 0,1 mol; nBaCl2 = 0,1 mol => m chất tan trong X = 46,3 gam. 19 Bằng cách xây dựng các bài toán tương tự, thay đổi thành phần dung dịch ban đầu, có thể tạo ra các bài toán cụ thể khác nhau nhằm mục tiêu giúp học sinh luyện tập phần phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li. Ngoài ra, dạng bài tập này còn kết hợp cả việc sử dụng PT ion thu gọn và định luật bảo toàn điện tích trong dung dịch, bảo toàn nguyên tố khi giải toán hoá học. Đồ thị cũng có thể chỉ là một bước trong một bài toán vô cơ liên quan khác nhằm rèn luyện kiến thức tổng hợp cho học sinh. III.2. MỘT SỐ BÀI TẬP LUYỆN TẬP. Đề bài Bài 1: Dung dịch X chứa hỗn hợp Ba(AlO2)2, NaAlO2 và NaOH có tổng khối lượng chất tan là m gam. Y là dung dịch H2SO4 1M. Cho từ từ Y vào X, khối lượng kết tủa thu được và số mol H+ của dung dịch Y có mối quan hệ như trên đồ thị. Tại thời điểm cho 250 ml dung dịch Y vào X thì khối lượng kết tủa thu được là A. 46,70 gam. B. 35,00 gam . C. 40,20 gam. D. 75,15 gam. Bài 2: Hòa tan hết m gam hỗn hợp gồm Ba, BaO, Al và Al2O3 trong nước dư, thu được a mol khí H2 và dung dịch X. Cho dung dịch H2SO4 đến dư vào X, phản ứng được biểu diễn theo đồ thị như hình bên. Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 38. B. 36. C. 40. D. 27. Bài 3: Hòa tan hết 9,0 gam hỗn hợp X gồm Al, Al2O3 và Al(NO3)3 trong dung dịch NaHSO4, sau khi kết thúc phản ứng thu được dung dịch Y gồm hai muối và 1,792 lít hỗn hợp khí Z gồm NO, N2O và H2 có tỉ khối so với He bằng 4,875. Cho từ từ dung dịch Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch X, phản ứng được biểu diễn bằng đồ thị như hình Phần trăm khối lượng của Al2O3 trong hỗn hợp là 20 A. 16,95% B.22,67% C. 32,68% D. 14,55% Bài 4: Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch hỗn hợp Na2SO4 (a mol) và Al2(SO4)3 (b mol) ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khối lượng kết tủa theo số mol Ba(OH)2 như hình vẽ. Tổng giá trị (a+b+x) là A. 0,52. B. 0,44. C. 0,38. D. 0,30. Bài 5. Cho từ từ đến dư dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch chứa m gam hỗn hợp Al2(SO4)3 và AlCl3. Sự phụ thuộc của khối lượng kết tủa (y gam) vào số mol Ba(OH)2 (x mol) được biểu diễn bằng đồ thị dưới đây. Giá trị của m là A. 12,18. B. 6,84. C. 10,68. D. 9,18. Bài 6: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm Ba, BaO, Na, Na2O và Al2O3 (trong đó số mol Na2O và Al2O3 bằng nhau) vào nước thu được dung dịch Y đồng thời thoát ra 5,6 lít khí H2 (đktc). Nhỏ từ từ dung dịch H2SO4 vào dung dịch Y. Đồ thị biểu diễn khối lượng kết tủa theo số mol H2SO4 như hình bên. Phần trăm khối lượng của BaO trong X là A. 10,02% B. 20,04% C. 30,06% D. 40,08% Bài 7: Hỗn hợp X gồm AlCl3, Na2SO4, K2SO4 có tỉ lệ số mol AlCl3 : Na2SO4 : K2SO4 = 4 : 1 : 2. Hoà tan m gam hỗn hợp X vào nước thu được dung dịch Y. Rót từ từ dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch Y ta có đồ thị sau: Tổng giá trị x + y là A. 1,1. B. 1,2. C. 1,0. D. 1,3. 21 Bài 8: Cho từ từ dung dịch Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch chứa AlCl3 x (mol/l) và Al2(SO4)3 y (mol/l). Phản ứng được biểu diễn theo đồ thị như hình vẽ bên. Tỷ lệ x:y là A. 2 : 3 B. 2 : 1 C. 1 : 2 D. 3 : 2 Bài 9: Hòa tan hết m gam hỗn hợp X gồm Al2O3 và Na2O vào dung dịch chứa H2SO4 1,3M và HCl 0,2M, sau phản ứng thu được dung dịch Y, nhỏ từ từ Ba(OH)2 đến dư thì thu được kết quả biểu diễn theo đồ thị như hình bên. Phần trăm khối lượng Al2O3 có trong hỗn hợp X là A. 62,2%. B. 45,13%. C. 39,69%. D. 55,23%. Bài 10: Cho từ từ dung dịch Ba(OH)2 1M đến dư vào 200 ml dung dịch chứa H2SO4 và Al2(SO4)3 xM. Phản ứng được biểu diễn theo đồ thị bên. Biết V2/V1 = 1,2. Giá trị của x là A. 0,30M. B. 0,12M. C. 0,06M. D. 0,15M. Bài 11: Hòa tan hết m gam hỗn hợp gồm Ba, BaO, Al và Al2O3 trong nước dư, thu được a mol H2 và dung dịch X. Cho từ từ dung dịch H2SO4 1M vào dung dịch X, phản ứng được biểu diễn theo đồ thị bên Giá trị của m là A. 31,36 gam. B. 32,64 gam. C. 40,80 gam. D. 39,52 gam. 22 Bài 12: Hòa tan hết 7,32 gam hỗn hợp X gồm Al, Al2O3 và Al(OH)3 trong dung dịch chứa H2SO4 loãng (dùng dư) thu được 3a mol khí H2 và dung dịch Y. Cho từ từ dung dịch Ba(OH)2 1M đến dư vào dung dịch Y. Phản ứng được biểu diễn theo đồ thị bên. Nếu cho 7,32 gam X trên vào dung dịch NaHSO4 và 0,04 mol HNO3, kết thúc phản ứng thu được dung dịch Z và 672 ml (đktc) hỗn hợp khí T gồm N2O, N2 và H2. Cho dung dịch NaOH dư vào Z thấy lượng NaOH phản ứng là 26,8 gam, đồng thời thoát ra 224 ml khí (đktc). Phần trăm khối lượng của N2O trong hỗn hợp T là A. 54,1%. B. 64,9%. C. 72,1%. D. 57,7%. Bài 13: Cho m gam Al tác dụng với V ml dung dịch H2SO4 1M và HCl 1M thu được dung dịch Y. Cho dung dịch Y tác dụng với Ba(OH)2 thì đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của kết tủa vào số mol Ba(OH)2 như hình bên. Giá trị của y gần nhất với A. 93. B. 70. C. 58. D. 46,5 Bài 14: Cho 0,4 mol hỗn hợp rắn X gồm Al, AlCl3 và Al(OH)3 vào dung dịch H2SO4 loãng thu được dung dịch Y có khối lượng tăng 16,14 gam so với dung dịch ban đầu. Cho dung dịch Ba(OH)2 1M vào Y, mối quan hệ của số mol kết tủa tạo ra và thể tích (lít) của dung dịch Ba(OH)2 trong phản ứng được biểu diễn theo đồ thị như hình bên. Phần trăm khối lượng của Al(OH)3 trong hỗn hợp là A. 27,4%. B. 20,8%. C. 18,2%. D. 24,1%. 23 Bài 15: Hòa tan hết 52,56 gam hỗn hợp X gồm Al, Al2O3 và Al(OH)3 trong dung dịch chứa H2SO4 loãng (dùng dư) thu được 1,2a mol khí H2 và dung dịch Y. Cho từ từ Ba(OH)2 1,25M đến dư vào dung dịch Y, phản ứng được biểu diễn theo đồ thị như hình bên. Phần trăm khối lượng của Al2O3 trong X có giá trị gần đúng là A. 38%. B. 37%. C. 40%. D. 39%. Bài 16: Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 0,50M vào dung dịch chứa x mol H2SO4 và y mol Al2(SO4)3. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khối lượng kết tủa (gam) theo thể tích Ba(OH)2 (lít) như hình bên. Giá trị của (a + b) gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 86,0. B. 90,0. C. 92,0. D. 88,0. Bài 17: Nhỏ rất từ từ dung dịch Ba(OH)2 0,5M vào dung dịch X chứa đồng thời Al2(SO4)3, K2SO4 và lắc nhẹ để các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc tổng khối lượng kết tủa theo thể tích dung dịch Ba(OH)2 0,5M như hình bên. Giá trị của x là A. 900. B. 600. C. 800. D. 400. Bài 18: Cho m gam hỗn hợp X gồm Ba, BaO, Ba(OH)2 có cùng số mol vào nước, thu được dung dịch Y và a mol H2. Cho từ từ dung dịch Y vào dung dịch chứa Al2(SO4)3. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khối lượng kết tủa và số mol Ba(OH)2 như . Giá trị của m là A. 36,88 B. 27,66 C. 41,49 D. 46,10 24 Bài 19: Nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch hỗn hợp Al2(SO4)3 và AlCl3 thu được số mol kết tủa theo số mol Ba(OH)2 như hình bên. Giá trị của x là A. 0,66. B. 0,76. C. 0,86. D. 0,96. Bài 20: Cho từ từ đến dư dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch chứa m gam hỗn hợp Al(NO3)3 và Al2(SO4)3. Sự phụ thuộc của khối lượng kết tủa (y gam) vào số mol Ba(OH)2 (x mol) được biểu diễn trong đồ thị bên. Giá trị của m là: A. 7,68. B. 5,55. C. 12,39. D. 8,55. Hướng dẫn giải Bài 1: Đoạn 1: kết tủa BaSO4, trung hoà OH- nên OH- = 0,15 mol. Đoạn 2: kết tủa BaSO4 và Al(OH)3 , H+ hết 0,2 mol, đã trung hoà OH- là 0,15 nên nAl(OH)3 = 0,05. Đoạn 3: kết tủa Al(OH)3 tối đa = 0,25 mol Đoạn 4: Hoà tan Al(OH)3 , kết tủa còn lại là BaSO4 0,1 mol Vậy nAlO2 − = 0,25 mol, nBa2+ = 0,1 mol, nOH- = 0,15 mol Tại 250ml thì nH+ = 0,5 mol => kết tủa 0,1 mol BaSO4 và nAl(OH)3 = 0,25 - 0,1/3=0,65/3 mol => m = 40,2 gam. Bài 2: Hỗn hợp + H2O dung dịch { Ba2+ x mol AlO2 − y mol OH− z mol . Từ đồ thị ta thấy: Đoạn 1: trung hoà OH- và tạo BaSO4 => z = nOH- = 0,075.2 = 0,15 mol Lại có 2x = y+0,15 (BTĐT) và từ đồ thị => đoạn 2: Hai kết tủa đạt giá trị cực đại đồng thời => x+y = 0,375 => x = 0,175; y = 0,2. 25 Từ đoạn 3 của đồ thị, khi Al(OH)3 bị hoà tan hết thì nH+ = 19a = 0,15 + 4. 0,2 => a = 0,05 mol Vậy m = 0,175.153+0,1.102 – 0,05.16 = 36,175 (gam). Bài 3: Dung dịch thu được 2 muối là nhôm sunfat và Natri sunfat. Khí có H2 nên NO3 - hết. Từ đồ thị: đoạn 1 tạo cả 2 kết tủa, đoạn 2 tổng số mol kết tủa giảm vì Al(OH)3 bị hoà tan còn BaSO4 vẫn tiếp tục tăng (so sánh với đồ thị khối lượng thì đoạn này tổng khối lượng kết tủa vẫn tăng). Đoạn 3 là chỉ tạo ra BaSO4 còn Al(OH)3 tan hết. Vậy khi BaSO4 tối đa (6a mol) thì nBa(OH)2 = 0,48 => a = 0,08 => khi Al(OH)3 tan vừa hết thì nBaSO4 = 4a = 0,32 mol => nAl3+ = 0,32.2:4=0,16 => nNaHSO4 = 0,48 mol X + NaHSO4 muối + khí + H2O ; BTKL => nH2O = 0,2 mol; BTNT(H) => nH2 = 0,04 => nNO = 0,02; nN2O = 0,02; BT(N) => nAl(NO3)3 = 0,02 mol => nAl2O3 = 0,02; nAl=0,1 => %mAl2O3 = 22,67%. Bài 4: Từ đồ thị: đoạn 1 là cả hai kết tủa tạo thành, đoạn 2 Al(OH)3 bị hoà tan nhưng BaSO4 tiếp tục tạo ra nên khối lượng kết tủa vẫn tăng. Đoạn 3 giảm do BaSO4 đã tối đa mà Al(OH)3 vẫn tiếp tục bị hoà tan. Từ đồ thị dễ thấy nBaSO4 tối đa = 0,3 mol = a+3b. Lại có khi Al(OH)3 tan hết cần 0,32 mol Ba(OH)2 => nAl3+ = 0,32.2:4 = 0,16 mol = 2b Tại thời điểm BaSO4 tối đa thì x = 0,3 => a+b+x=0,44 Bài 5: Đoạn 1 tạo hai kết tủa. Đoạn 2 Al(OH)3 tạo ra thêm. Đoạn 3 Al(OH)3 hoà tan đến hết. Khi Al(OH)3 tan vừa hết thì nOH- = 0,32 => nAl3+ = 0,08 mol. Lại có khi BaSO4 tối đa (giả sử a mol) thì nAl(OH)3 = 2a/3 mol => m(kết tủa) = 233a + 78.2a/3 = 17,1 => a = 0,06 mol => nAl2(SO4)3 = 0,02 mol và nAlCl3 = 0,02 mol => m = 12,18 gam Bài 6. Đoạn 1 tạo BaSO4 và chưa trung hoà hết OH- nên đoạn 2 BaSO4 đã cực đại, OH- tiếp tục bị trung hoà. Đoạn 3 tạo kết tủa Al(OH)3; đoạn 4 hoà tan Al(OH)3 đến hết. Từ đồ thị, khi hết OH- thì nH2SO4 = 0,4 => nOH- = 0,8; tổng kết tủa cực đại là khi Al(OH)3 đạt max, khi đó nAl(OH)3 bị hoà tan là (89,45-81,65):78 = 0,1 => Khi kết tủa tối đa thì nH2SO4 = 0,6 mol . => nAlO2 - trong Y = (0,6-0,4).2 = 0,4 mol . => nBa2+ (Y) = (89,45-0,4.78):233 = 0,25 mol BTĐT trong Y => nNa+ =0,7 mol 26 => m = 153.0,25+102.0,2+62.0,35-0,25.16= 76,35g Trong X: nNa = 0,3 => nBa = 0,1 => nBaO = 0,15 => %mBaO = 30,06%. Bài 7: nAlCl3 = 4b; nNa2SO4 = b; nK2SO4 = 2b mol => nAl 3+ = 4b = 4a/3; nSO4 2- = 3b = a mol => n(kết tủa max) = 4a/3+a = a+0,32 => a = 0,24 Khi Ba(OH)2 = 1,5a = 0,36 => nBaSO4 = 0,24; nAl(OH)3 = 0,24 => x = 0,48 mol Khi n(kết tủa) = 0,28 => nBaSO4 = 0,24 mol; nAl(OH)3 = 0,04 => nOH- = 0,32.4-0,04 = 1,24 => y = 0,62 mol => x+y = 1,1 mol. Bài 8: nAl3+ = x+2y; nSO4 2- = 3y = 3 => y = 1; nCl- = 3x => kết tủa max = x+2y+3y = 7 => x = 2 Vậy x:y = 2: 1. Bài 9: Từ nBa(OH)2 = a => n(kết tủa) = a => nH+ (Y) = 2a mol Từ n(kết tủa) = 6,5a => Y có nSO42- = 6,5a ; BTĐT => nCl- = a mol Từ nBa(OH)2 = 7a => nAl3+ (7a+2-2a):4 = 3a => nNa+ = 3a => nAl2O3 = nNa2O = 1,5a => %mAl2O3 = 62,2%. Bài 10. nAl3+ = a; nH+ = b; nSO4 2- = c => 3a+b = 2c Lại có a+c = 0,42 (kết tủa tối đa theo đồ thị); V1: V2 = 1,2 = (4a+b)/(3a+b) => a = 0,12; b=0,24; c=0,3 => x = 0,3M Bài 11. Đoạn 1; trung hoà OH- và tạo BaSO4 => nOH- = 2a Đoạn 4: chỉ còn BaSO4 => nBa2+ (X) = 2a mol Tại nH2SO4 = 0,4 thì Al(OH)3 tan vừa hết => 0,4.2 = 2a+4.nAlO2- => nAlO2 - (X) = 0,2-0,5a Vậy X gồm 2a mol OH- + 0,2-0,5a mol AlO2- + 2a mol Ba2+; BTĐT => a = 0,08 => m = 0,16.153+0,08.102-0,08.16 = 31,36 gam Bài 12. Đoạn 1: trung hoà H+ dư và tạo kết tủa BaSO4 => nH+ dư trong Y = 6a Tại nH2SO4 = 0,44 thì Al(OH)3 vừa tan hết => 0,44.2 = 6a + 4.nAl3+ => nAl3+ = 0,22-1,5a Đoạn 2 cả hai kết tủa tạo thành, khi Al(OH)3 tối đa thì số mol kết tủa đạt lớn nhất => nBa(OH)2 = 13a-(0,22-1,5a) = 14,5a-0,22 = nSO4 2- (Y) Vậy Y gồm 6a mol H+ + 0,22-1,5a mol Al3+ và 14,5a – 0,22 mol SO42- ; BTĐT => a = 0,04 => nAl (X) = 3.0,04.2:3 = 0,08 mol Al + x mol Al2O3 + y mol Al(OH)3 => 102x+78y = 5,16 2x+y = 0,22-1,5.0,04 – 0,08 = 0,08 => x = 0,02; y = 0,04 (mol) * X + NaHSO4 + HNO3 tạo H2 => hết NO3-; nNH4+ = 0,01 mol, nAl3+ = 0,16 mol nNaOH = nNH4 + + 4.nAl3+ +nH+ dư => nH+ dư = 0,02 mol => Z gồm t mol Na+; t mol SO4 2-; 0,16 mol Al3+ và 0,02 mol H+ => t = 0,5 mol 27 Gọi số mol N2O; N2; H2 lần lượt là m,n,q. Ta có hệ { m + n + q = 0,03 8m + 10n + 2q + 0,01.8 = 0,08.3 2m + 2n + 0,01 = 0,04 => m = 0,01; n = 0,005; q = 0,015 (mol) => %mN2O (T) = 72,1% Bài 13. Từ đồ thị => kết tủa tối đa khi Al(OH)3 đạt cực đại Đoạn 1: trung hoà H+ và tạo BaSO4. Đoạn 2: tạo hai kết tủa, đoạn 3: BaSO4 đã cực đại nhưng Al(OH)3 chưa cực đại nên đang tăng. Đoạn 4: Hoà tan Al(OH)3. Trong Y có a mol Al3+; b mol Cl-; b mol SO4 2-; 3b-3a mol H+ => 3b-3a+3a = 0,75.2 => b = 0,5; m(kết tủa tối đa) = 233.b+78.a = 139,9 => a = 0,3 mol => nH+ = 0,6 mol => y = 0,3.233 = 69,9 gam Bài 14. Từ đồ thị => H2SO4 dư 0,12 mol => dung dịch Y có nAl3+ = 0,4 mol => nH+ dư 0,92.2-0,4.4 = 0,24 mol. Kết tủa tối đa khi Al(OH)3 = 0,4 mol => nSO42- = 1,06 – 0,4 = 0,66 mol BTĐT trong Y => nCl- = 0,12 mol => nAlCl3 = 0,04 mol nAl = x; nAl(OH)3 = y => x+y = 0,36 và 27x+133,5.0,04+78.y-3x = 16,14 => x = 0,32; y = 0,04. Vậy %mAl(OH)3 = 18,2%. Bài 15. nH2 = 1,2a => nAl = 0,8a mol; nAl2O3 = b; nAl(OH)3 = c mol => nAl 3+ = 0,8a+2b+c Từ đồ thị: nH+ dư = 2a; nSO42- = 4a; BTĐT => 3,6a-6b-3c=0 Lại có 27.0,8a+102b+78c = 52,56 (m hỗn hợp) Từ đồ thị, nBa(OH)2 = 1,25.2,2 = 2,75 mol thì Al(OH)3 tan hết => 4.(0,8a+2b+c)+2a = 5,5. Giải hệ ra a = 0,55; b = 0,2; c =0,26 (mol) => %mAl2O3 = 38,81%. Bài 16. Đoạn 1: trung hoà H+, tạo kết tủa BaSO4, từ đồ thị => x = 0,15 mol. Tại Vdd Ba(OH)2 = 0,4 lít thì Al(OH)3 bị hoà tan hoàn toàn => nOH- = 2x+8y => y = 0,0125. b là khối lượng kết tủa lớn nhất tương ứng với Al(OH)3 đạt cực đại => b = 0,025.78+0,1875.233 = 45,6375 gam. a là khối lượng BaSO4 = 0,1875.233 = 43,6875 gam Vậy a+b = 89,325 gam. Bài 17: Từ đồ thị, khi kết tủa đạt 85,5 gam ứng với Al2(SO4)3 vừa tác dụng hết 28 => nAl2(SO4)3 = 85,5:(78.2+233.3) = 0,1 mol. Khi nBa(OH)2 = x mol là Al(OH)3 tan vừa hết => x = 0,1.2.4:2:0,5 = 0,8 lít = 800 ml. Bài 18. Từ đồ thị ta thấy nBaSO4 max = 0,18 mol. Ở đây phản ứng xảy ra giữa Ba(OH)2 và Al2(SO4)3 nên khi BaSO4 vừa đạt giá trị cực đại thì Al(OH)3 cũng đồng thời cực đại. Vậy từ đồ thị cũng có 2,25a = 0,18 => a = 0,08 => m = 0,08.(137+153+171) = 36,88 gam Bài 19. Từ đồ thị ta có: khi BaSO4 kết tủa tối đa (đoạn 1) thì n(kết tủa) = 5.nAl2(SO4)3 => nAl2(SO4)3 = 0,12 Đoạn 2 do Al(OH)3 tăng, đoạn 3 hoà tan Al(OH)3. Từ đồ thị có nBa(OH)2 tại thời điểm số mol kết tủa max là 0,65 – (0,65-0,45):4 = 0,6 mol => nAl(OH)3 max = 0,4 mol => x = 0,4 + 0,12.3 = 0,76 mol. Bài 20. Đoạn 1: Hai kết tủa tạo thành, đoạn 2 chỉ có Al(OH)3 tiếp tục tạo ra, đoạn 3 hoà tan Al(OH)3. Từ đồ thị => nSO42- = nBaSO4 max = 6,99:233 = 0,03 => nAl2(SO4)3 = 0,01 mol Kết tủa tối đa khi Al(OH)3 tối đa => nAl(OH)3 max = (9,33-6,99):78 = 0,03 mol => nAl(NO3)3 =0,01 mol. Vậy m = 5,55 gam. 29 PHẦN III. KẾT LUẬN Đề tài này đã được thực nghiệm tại trường THPT Thanh Chương 1 (cô Nguyễn Thị Yến, cô Nguyễn Thị Thu Thuỷ), trường THPT Đặng Thúc Hứa (cô Nguyễn Thị Kiều Oanh, thầy Nguyễn Phương Kháng), trường THPT Đặng Thai Mai (cô Nguyễn Thị Biên) và trường THPT Cát Ngạn (thầy Nguyễn Văn Mơ) và đem lại hiệu quả khả quan. Khi sử dụng đề tài này, học sinh rất hứng thú học tập, các giáo viên đều phản hồi tốt về tính logic, dễ tiếp cận trên phương diện dùng để làm tài liệu giảng dạy hoặc tài liệu tự học cho học sinh. Sau quá trình thực nghiệm, tác giả cũng được sự góp ý của các đồng nghiệp và ghi nhận, chỉnh sửa để đề tài được hoàn thiện hơn. Đề tài này mới chỉ khai thác chủ yếu mức độ tiếp cận bài đồ thị hỗn hợp kết tủa, các ví dụ chủ yếu ở mức độ vận dụng nên có thể mở rộng các hướng nghiên cứu (đồ thị các hỗn hợp kết tủa khác, đồ thị phụ thuộc của thể tích chất khí sinh ra hoặc khối lượng catot tăng với thời gian điện phân trong bài toán điện phân, ) hoặc nâng cao trong các bài toán vận dụng cao. Tuy nhiên, điều quan trọng nhất sau khi tiếp cận dạng đồ thị này, học sinh hình thành kĩ năng quan sát và liên hệ thực tế, vận dụng linh hoạt các phương pháp giải bài toán hoá học, góp phần nâng cao năng lực tư duy. Từ sự góp ý chân thành của các đồng nghiệp sau khi thực nghiệm sư phạm đề tài này, tác giả rút ra một số lưu ý: - Trước khi dạy phần đồ thị này, nên dạy phần đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khối lượng kết tủa nhôm hydroxit với số mol kiềm (bài toán muối Al3+ với dung dịch kiềm) hoặc với axit (bài tập muối AlO2- với axit). - Có thể dùng đồ thị để biểu diễn quá trình thí nghiệm trong bài toán tạo hỗn hợp kết tủa nhôm hidroxit và bari sunfat (bài toán không kèm theo đồ thị) để tăng cường tính trực quan. - Kết hợp dạng toán này với dạng toán khác để phát triển tư duy giải bài toán hoá học của học sinh.
File đính kèm:
- video_32.pdf