Phương pháp giải bài tập hóa học

Phương pháp giải bài tập hóa học I. Cách giải bài tập lý thuyết:   Bài tập lý thuyết thường đưa ra những câu hỏi dưới dạng lý thuyết xoay quanh những kiễn thức cơ bản ở THCS về các khái niệm hóa học, thành phần cấu tạo, tính chất và ứng dụng của các loại chất vô cơ và một số chất hữu cơ.1. Kiểu bài tập "Viết các PTPU, thực hiện các biến hóa":a. Kiểu bài đơn giản nhất: "Cho biết công thức hóa học của các chất tham gia và tạo thành sau phản ứng":Ví dụ:HgO ---> Hg + O2Zn + HCl ---> ZnCl2 + H2P + O2 ---> P2O5Al + HCl ---> AlCl3 + H2   Thực chất loại bài tập này là rèn luyện kỹ năng cân bằng phản ứng. Đối với học sinh THCS, đặc biệt là lớp 8 chúng ta khó có thể đưa để và giới thiệu với học sinh về một cách cân bằng phương trình nào đó theo các phương pháp thông thường. Do vậy học sinh THCS thường rất lúng túng và mất nhiều thời gian thậm chỉ là để học thuộc hệ số đặt trước công thức hóa học của các chất trong một phương trình hóa học nào đó.   Chúng tôi xin giới thiệu một cách viết phương trình đơn giản và có thể dùng để hoàn thành hầu hết phương trình hóa học có trong chương trình phổ thông theo các bước sau:+ Tìm công thức hóa học của hợp chất nào có số nguyên tử lẻ cao nhất và công thức phức tạp nhất trong phương trình đó (Tạm gọi đó là chất A).+ Làm chẵn các hệ số của A bằng các hệ số 2, 4, ... (Nếu dùng hệ số 2 chưa thỏa mãn thì dùng các hệ số chẵn cao hơn).+ Cân bằng tiếp các hệ số còn lại trong phương trình (Các đơn chất thực hiện cuối cùng). Thí dụ, trong 4 phương trình nêu trên thì A lần lượt là HgO, HCl, P2O5, AlCl3 với các hệ số đứng đầu đều là 2.Các thí dụ khác:Cân bằng: FeS2 + O2 ---> Fe2O3 + SO2Chất Fe2O3 là chất A vì trong công thức có 3 nguyên tử O, lẻ và phức tạp hơn so với công thức FeS2 và SO2 (có 1 nguyên tử Fe hoặc S)Vậy ta cần làm chẵn hệ số của Fe2O3 là 2. Từ đó suy ra hệ số của các chất còn lại.Cân bằng: KMnO4 + HCl ---> KCl + MnCl2 + Cl2 + H2OChất A là KMnO4 vì tuy các chất KMnO4, HCl, KCl đều có 2 nguyên tố có số nguyên tử lẻ nhưng công thức KMnO4 phức tạp hơn.Vậy ta cần làm chẵn hệ số của KMnO4 là 2 ---> Hệ số của KCl, MnCl2 và H2O ---> Các hệ số còn lại.Cân bằng: HCl + MnO2 ---> MnCl2 + Cl2 + H2OChất A là HCl với hệ số là 4 (Nếu dùng hệ số 2 sẽ không thỏa mãn do vế phải đã có ít nhất 4 nguyên tử Cl)Có thể gặp hai trường hợp không thích ứng với cách làm trên: Cân bằng một số phản ứng oxi hóa khử phức tạp hoặc một vài phương trình mà bản thân chất A không cần thêm các hệ số chẵn vào nữa, song dạng này là không nhiều. b. Kiểu bài tập cơ bản: "Viết phương trình phản ứng khi cho biết các chất tham gia phản ứng".Ví dụ:H2SO4 + Ba(NO3)2 --->HCl + AgNO3 --->   Trước hết cần tìm hiểu chất tham gia phản ứng thuộc loại chất nào đã học, đối chiếu với kiến thức lý thuyết để dự đoán sản phẩm phải thuộc loại chất nào (Tạo ra muối mới và axit mới). Căn cứ vào thành phần chất tham gia phản ứng để khẳng định thành phần chất tạo thành sau phản ứng.   Ở mức độ cao hơn cần xử lý tình huống như phải lựa chọn chất tham gia phản ứng thích hợp, xét đến điều kiện để phản ứng xẩy ra được hoặc phản ứng xẩy ra được hoàn toàn. Ví dụ:Ba(NO3)2 + X ---> BaSO4 + YChất X có thể là một hợp chất tan có gốc sunfat trong phân tử. Còn trường hợp:Na2SO4 + X ---> NaCl + Ythì X phản là một muối clorua tan và Y phải là một muối sunfat không tan nên cần phải lựa chọn một kim loại phù hợp sao cho muối clorua của kim loại đó (X) tan được còn muối sunfat của chính kim loại đó phải không tan, ví dụ Ba: BaCl2 (X) và BaSO4 (Y).Hoặc trong trường hợp CaCO3 + X ---> Ca(NO3)2 + ...thì X thỏa mãn duy nhất là HNO3 vì CaCO3 không tan. c. Kiểu bài tập: "Thực hiện quá trình biến hóa"Ví dụ: Viết các phương trình phản ứng để thực hiện các biến hóa sau:Fe ---> FeCl3 ---> Fe(OH)3 ---> Fe2O3FeCl2 ---> Fe(OH)2 ---> FeSO4hay:Tinh bột ---> Glucozo ---> Rượu etylic ---> Axit axeticThực hiện theo các bước sau:+ Đánh số các mũi tên rồi viết lại thành các PTPU riêng biệt:Fe ---> FeCl3   (1)FeCl3 ---> Fe(OH)3    (2)Fe(OH)3 ---> Fe2O3    (3)và:(C6H10O5)n ---> C6H12O6   (1)C6H12O6 ---> C2H5OH       (2)C2H5OH ---> CH3COOH       (3)Phần viết trên sẽ là rất nhanh vì mỗi mũi tên ứng với một PTPU, trong đó sản phẩm của phản ứng trên là chất tham gia của phản ứng dưới. Viết ra khoảng giữa để bổ sung các chất còn lại, phương trình nào khó chưa làm được thì để lại làm sau.+ Phần còn lại chỉ là việc giải quyết theo các dạng bài đã trình bầy ở trên. 2. Kiểu bài tập "Xét các khả năng phản ứng có thể xẩy ra":Ví dụ: Cho các chất: HCl, NaOH, BaSO4, MgCO3, K2CO3, Cu(NO3)2. NHững chất nào tác dụng được với nhau? Viết PTPU.+ Trước hết cần xét xem các loại chất trên thuộc loại hợp chất nào đã học và xếp chúng vào các nhóm riêng biệt:1. HCl2. NaOH3a. BaSO4, MgCO33b. K2CO3, Cu(NO3)2+ Dựa vào tính chất của các loại hợp chất để chỉ xem xét các khả năng có thể xẩy ra phản ứng giữa các chất trong các nhóm sau:* Nhóm 1 với nhóm 2* Nhóm 1 với nhóm 3a, 3b* Nhóm 2 với nhóm 3b* Các chất trong nhóm 3b với nhau+ Dựa vào khả năng phản ứng của từng chất cụ thể trong các nhóm, thu hẹp các khả năng có thể xẩy ra được phản ứng trong các cặp chất nói trên và viết được:   HCl + NaOH --->   HCl + MgCO3 --->   HCl + K2CO3 --->   NaOH + Cu(NO3)2 --->   K2CO3 + Cu(NO3)2 --->+ Tiếp tục hoàn thành các PTPU trên.  Làm như trên, học sinh sẽ rèn được thói quen phân tích, xử lý một cách khoa học và nhanh nhất. Cách giải quyết này càng có hiệu quả khi đầu bài cho nhiều chất thuộc nhiều loại hợp chất khác nhau, kể cả lần các chất hữu cơ và vô cơ, đơn chất và hợp chất. 3. Kiểu bài tập "Nhận biết các chất":Ví dụ 1: Hai chất sau đây đựng riêng biệt trong hai ống nghiệm CaO và P2O5. Làm thế nào để nhận biết hai chất đó? Viết PTPU.+ Phân tích để hiểu và tìm dấu hiệu khác nhau của hai chất đã cho:CaO: Oxit bazo, tan được, tác dụng với H2O tạo thành bazo.P2O5: Oxit axit, tác dụng với H2O tạo thành axit+ Thực hiện theo định hướng: Cho tác dụng với H2O và thử môi trường bằng quỳ tím.Ví dụ 2: Trình bầy phương pháp để nhận biết ba kim loại Al, Fe, Cu. Viết các PTPU.   Ngoài cách làm như trên, có thể phân tích và xây dựng sơ đồ để lựa chọn đường đi ngắn và hợp lý nhất (Có thể chỉ cần phân tích trong giấy nháp, còn nếu đề bài chỉ yêu cầu viết sơ đồ mà không cần PT cụ thể thì càng thuận lợi) sau đó sẽ trình bầy cách nhận biết từng chất và kết hợp viết PTPU minh họa.   Sơ đồ nhận biết:+ Dùng NaOH, tan là Al, không tan là Fe hoặc Cu+ Dùng tiếp HCl, tan là Fe, không tan là Cu.Ví dụ 3: Trình bầy PPHH để nhận biết các khí CO2, C2H4, CH4   Thông thường các chất hữu cơ hoạt động kém hơn, chỉ tác dụng với một số chất nào đó, vì thế cần nhận biết trước hết các chất vô cơ rồi nhận biết các chất hữu cơ còn lại tương tự như phần trên.   Trong khi trình bầy cần ngắn gọn, thuyết phục bằng cách thực hiện rõ ràng, chuẩn xác, kết luận mang tính khẳng định, nên dựa vào dấu hiệu có chứ không phải dấu hiệu loại trừ:+ Lần lượt cho từng khí sục vào dd nước vôi trong. Có một chất khí làm nước vôi trong vẩn đục, tạo kết tủa trắng trong dd là CO2 (Không nên nói Chất nào... thay cho Có một chất khí)  CO2 + Ca(OH)2 ---> CaCO3 + H2O+ Lần lượt cho hai khí còn lại sục vào dd Br2 loãng. Có một chất khí làm dd Br2 mất mầu, đó là C2H4  C2H4 + Br2 ---> C2H4Br2+ Chất khí còn lại là CH4. 4. Kiểu bài tập tách một chất ra khỏi hỗn hợp:Ví dụ 1: Có hỗn hợp bột kim loại Fe và Cu. Trình bầy PP tách riêng từng kim loại và các phản ứng đã dungLập sơ đồ tách:+ Dùng H2SO4 loãng tách Cu.+ Dùng Zn đẩy Fe ra khỏi FeSO4.Đây là loại bài tập đòi hỏi sự chuẩn xác cao (thu được sản phẩm khá tinh khiết và không bị mất mát nhiều). Với đối tượng học sinh khá, giỏi thì nên làm chính xác, triệt để hơn. Nếu thực hiện như trên thì Fe thu được sẽ lẫn Zn mà không được xử lý hay có những phản ứng phụ do dung dư lượng hoá chất đã không được xét đến, có thể dễ làm sai lạc kết quả.Sơ đồ chính xác hơn:+ Dùng HCl tách Cu.+ Cho bột Al dư vào dung dịch hỗn hợp FeCl2 và HCl, xử lý hỗn hợp Al, Fe bằng NaOHDùng HCl sẽ dễ viết PU hơn và lớp 8 cũng mới học phản ứng của Al với kiềm.Ví dụ 2: Nêu PPHH làm sạch các khí:- Mêtan lẫn etilen.- Etilen lẫn khí CO2.- Metan lẫn axetilen.Thực ra đây cũng là bài tập tách các chất ra khỏi nhau nhưng chỉ lấy một chất chính còn loại bỏ chất kia. Lấy trường hợp đầu làm ví dụ, có thể trình bầy như sau: Dẫn hh khí đi qua dung dịch Br2 dư, etilen bị giữ lại trong dd:     CH2=CH2 + Br2 ---> CH2Br-CH2BrKhí còn lại là CH4. 5. Kiểu bài tập điều chế các chất:Ví dụ 1. Từ vôi sống CaO làm thế nào điều chế được CaCl2, Ca(NO3)2. Viết các PTPU xẩy ra?  Thực chất đây là kiểu bài tập thực hiện quá trình biến hoá nhưng chỉ cho biết chất đầu và chất cuối. Học sinh phải suy nghĩ và lựa chọn con đường đúng nhất và ngắn nhất để thực hiện (Vì chất điều chế được phải tinh khiết và về nguyên tắc nếu đi bằng con đường dài hơn nhưng không sai thì vẫn giải quyết được yêu cầu của đề bài nhưng sẽ mất nhiều thời gian để viết các phương trình đã dùng đến một cách không cần thiết)  Xét bài tập trên: CaO ---> CaCl2Sẽ thấy ngay CaO + 2HCl ---> CaCl2 + H2O với điều kiện dùng dư dung dịch HCl (để phản ứng hoàn toàn) và sau đó đun nóng (để nước và axit dư bay hơi hết), thu CaCl2. Tất nhiên sẽ không thực hiện:   CaO ---> Ca(OH)2 ---> CaCl2Ví dụ 2. Làm thế nào để biến Fe III oxit thành Fe III hidroxit. Viết PTPU xẩy ra?   Ở đây không thể thực hiện dược biến đổi trực tiếp Fe2O3 ---> Fe(OH)3 và khi đó phải thực hiện, ví dụ:Fe2O3 ---> FeCl3 ---> Fe(OH)3Có thể phải suy nghĩ và lựa chọn cẩn thận hơn khi gặp bài tập có nhiều yếu tố đan xen vào nhau, ví dụ: Từ các chất Na2O, Fe2(SO4)3, H2O, H2SO4, CuO hãy viết PTPU điều chế ra các chất sau NaOH, Fe(OH)3, Cu(OH)2.Trình tự giải quyết:+ Xác định các chất cần điều chế:---> NaOH        ---> Fe(OH)3    ---> Cu(OH)2+ Từ các chất đầu, lựa chọn chất đầu thích hợp cho từng sơ đồ dựa vào nguyên tố kim loại phải có trong chất cần điều chế:Na2O ---> NaOH, Fe2(SO4)3 ---> Fe(OH)3, CuO ---> Cu(OH)2Rồi tiếp tục như bài tập phần trên và biết vận dụng, kể cả dùng chất vừa điều chế (NaOH) để sử dụng cho phần tiếp theo. II. Cách giải bài tập thực nghiệm:  Thực chất các bài tập thực nghiệm ở đây vẫn chính là các bài tập lý thuyết, cách giải bài tập về cơ bản giống như đã trình bầy. Sự khác nhau chính là trong đề bài có yếu tố làm thực nghiệm, đặt học sinh vào những tình huống cụ thể, có chọn lọc, có khi phải sáng tạo mới giải quyết được. Do ít được làm thí nghiệm, thực hành nên học sinh thường lúng túng, không biết vận dụng những điều lý thuyết đã học để phân tích, so sánh, dự đoán, tưởng tượng...Ví dụ 1. Có thể dùng CuSO4 để phát hiện ra xăng có lẫn nước được không? Tại sao?   Vấn đề mấu chốt đặt ra là trong kỹ thuật nhiều khi không thể để có lẫn nước (một lượng rất nhỏ) trong các loại xăng, dầu do vậy cần kiểm tra xem có lẫn nước trong xăng, dầu hay không. Khi đó nếu biết liên hệ với lý thuyết đã học là CuSO4 khan mầu trắng, CuSO4.5H2O (CuSO4 khan gặp nước, dù với lượng nhỏ sẽ chuyển thành dạng muối ngậm nước) có mầu xanh thì có thể học sinh sẽ tưởng tượng ra được cách làm như sau: Lấy một ít xăng cần kiểm tra cho vào ống nghiệm khô, cho tiếp một ít tinh thể muối CuSO4 khan vào rồi lắc lên xem có sự thay đổi mầu sắc của muối CuSO4 không.Ví dụ 2. Để dập tắt các đám cháy xăng dầu người ta không dùng nước mà dùng cát hay chăn ướt trùm lên ngọn lửa?   Nếu học sinh được xem phim về đám cháy xăng, dầu hay cảnh cứu chữa trong các nhà xảy ra sự cố bị cháy bếp dầu nhưng đã được dập tắt thì có thể hình dung được ngay cần làm gì và chỉ tập chung tại sao lại làm như vậy. Trong trường hợp ngước lại thường lúng túng , khó tìm ra được yếu tố quan trọng nhất là xăng, dầu nhẹ hơn nước lại nổi lên trên và đám cháy càng mạnh hơn. 1.Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong phản ứng hóa học Xét biến đổi:hỗn hợp X+hỗn hợpY=hỗn hợp Z.Với bất kì nguyên tố A nào chứa trong X,Y lượng A trong X,Y bằng lượng A trong Z2.Phương pháp sử dụng một hệ thức giữa 2 ẩn trong trường hợp nếu thiếu 1 phương trình(n ẩn mà chỉ có n-1 phương trình thì),các bạn có thế tìm một hệ thức giữa 2 ẩn,khối lượng nguyên tử khối với hóa trị chẳng hạn.Cho một ẩn một vài giá trị(biện luận) rồi tìm giá trị tương ứng của ẩn còn lại 3.phương pháp dùng khối lượng mol trung bình(mình ko biết viết kí hiêu.Sr) Với phương pháp này thì các bạn nên tính số mol của hh rồi tính khối lượng mol trung bình của hh.Ví dụ: một hỗn hợp X gồm 2 kim loại A và B có cùng hóa trị 2 và M nguyên tử gần= nhau,molA=1/2B.mX=19.3(g).Cho hh+HCl(dư)thì chỉ có A tan và tạo ra 2.24(l)H2Tìm A,BGiải ta có phương trìnhA+HCL=ACl2+H2  (1)molA=molH2=2.24/22.4=0.1(mol).Vì b=2a==>mol B=0.2(mol)======>a+b=0.1+0.2=0.3(mol)===>khối lượng mol trung bình của X=19.3/0.3=64.3Vì MaA là 64(Cu) và B là 65(Zn).mình mới post một số phương pháp thường dùng.còn một số phương pháp khác(giải nhanh cực) 4.Phương pháp dùng mốc so sánhGiả sử có 2 phản ứng (1)(2) xảy ra theo thứ tự trên.Để biết với các số liệu cho trong đề nằm ở giai đoạn nào:chưa xong phản ứng (1) qua phản ứng (2),đã xong cả 2 phản ứng (1),(2)để từ đó viết phương trình thích hợp,ta lấy 2 mốc để so sánh.Mốc(1) khi vừa phản ứng (1),mốc (2) vừa xong phản ứng (1)(2),so sánh số liệu trong đề với 2 mốc vừa xác định là có thể biết được ta đang xét ở giai đoạn nào thí dụ:cho m gam Mg vào 300ml dung dich X chứa AgNO3 0.1M và CuS04 0.2M.Sau khi phản ứng hoàn tất thu được 1 chất rắn A có khối lượng là n gam .tính m khia.n=2.16g              b.n=5.16            c.n=8