Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải bài tập xác định công thức hóa học

	A- PHẦN MỞ ĐẦU:
	I. Bối cảnh của đề tài/ Giải pháp:
Đề tài được hình thành trong quá trình giảng dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi môn hóa học trong cấp học THCS.
 II. Lý do chọn đề tài.
 Hóa học là khoa học nghiên cứu các chất, sự biến đổi và ứng dụng của chúng. Trong giảng dạy Hoá học, nhiệm vụ chính của giáo viên là truyền thụ kiến thức cơ bản cho học sinh, rèn luyện các kỹ năng, thao tác thực hành thí nghiệm, giúp học sinh nắm vững được kiến thức sách giáo khoa. Song bên cạnh đó, một nhiệm vụ không kém phần quan trọng là giúp học sinh có phương pháp giải các dạng bài tập. Từ đó các em sẽ nắm vững kiến thức và hiểu sâu hơn.
	Trong Hoá học trung học cơ sở lượng kiến thức mang tính bao quát, tổng thể của chương trình Hoá học phổ thông nên bài tập nâng cao có thể phát triển ở nhiều dạng. Ở đây tôi chọn phần bài tập xác định công thức hóa học của một chất.Vì đây là dạng bài tập thường xuyên gặp trong cấu trúc đề thi học sinh giỏi huyện, giỏi tỉnh cũng như các cuộc thi của giáo viên. Đồng thời nó là dạng bài tâp khó luôn làm vướng mắc cho học sinh. Nếu không biết nhận dạng và cách giải thì những bài toán xác định công thức hóa học gây nhiều khó khăn đối với giáo viên và học sinh.
	Để giúp các em tháo gỡ được vướng mắc khi gặp dạng bài toán này, tôi đã tìm hiểu, nghiên cứu đưa ra phương pháp giải.Tôi tách ra từng dạng bài tập và đưa ra phương pháp giải cho từng dạng bài tập để tìm công thức hóa học của một chất. 
	Theo tôi, có thể phân chia dạng này thành hai dạng bài tập nhỏ như sau:
	1- Xác định chất dựa vào thành phần định tính.
	2- Xác định chất dựa vào thành phần định lượng.
III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Sáng kiến kinh nghiệm này áp dụng cho đối tượng học sinh khá giỏi lớp 8,9 THCS. Khảo sát và đánh giá kết quả của học sinh trong đơn vị trường tôi công tác.
IV. Mục đích nghiên cứu. 
 Chuyên ngành hoá học là một trong những chuyên ngành có nhiều ứng dụng trong thực tiễn cuộc sống. Nó phục vụ cho nhiều chuyên ngành khác phát triển. Vì vậy một việc rất cần thiết là ngay từ cấp cơ sở trong hệ thống trường học phổ thông nên hình thành và đào tạo khối mũi nhọn bộ môn hoá học.
 Qua quá trình nghiên cứu đã giúp tôi khái quát và hoàn thiện phương pháp giải bài tập xác định công thức hóa học.Từ đó áp dụng vào công tác bồi dưỡng học sinh giỏi. Trong quá trình nghiên cứu cũng giúp tôi nắm vững hơn về các dạng bài tập ở chương trình THCS.
 Đối với học sinh: Giúp các em biết phân chia đề ra từng dạng nhỏ và định hướng được phương pháp giải loại bài tập này. Qua đó giúp các em hệ thống hóa và áp dụng một cách sáng tạo trong giải bài tập hóa học, khơi dậy đam mê học và làm bài tập môn hóa học, đặc biệt đối với học sinh khá giỏi. Ngoài ra còn hình thành cho các em có phương pháp suy luận logic để giải quyết vấn đề, góp phần phát triển trí tuệ và năng lực tư duy của học sinh.
 B- PHẦN NỘI DUNG:
 I. Cơ sở lý luận.
 Một bài tập định lượng hóa học có hai nội dung cơ bản là: tính chất hóa học (tức phải dùng đến kiến thức hóa học) và tính chất toán học ( tức phải dùng đến phép tính và kỹ năng toán học để giải), trong đó nội dung phần tính chất hóa học vẫn là chủ yếu.
 Đối với dạng bài tập xác định công thức hóa học của một chất có thể áp dụng nhiều phương pháp giải khác nhau. Để làm tốt dạng này cần nắm vững: tính chất hóa học của các chất, nắm vững các phương pháp giải như: phương pháp dựa vào số mol, phương pháp dựa vào định luật bảo toàn khối lượng, phương pháp bảo toàn nguyên tố...
 Tuy nhiên thực tế do dạng bài tập này trong sách giáo khoa ít gặp và thời gian hạn chế nên trên lớp giáo viên ít đưa ra phương pháp mà chủ yếu giải bài cụ thể. Ở đây tôi xin đưa ra một số phương pháp để từ đó các em nắm các dạng và thực hiện tốt các bài toán tìm CTHH của một chất.
 II. Thực trạng và nguyên nhân.
1.Thực trạng.
 Trên thực tế giáo viên ít hướng dẫn giải dạng bài toán này vì trong mỗi tiết dạy không có thời gian giới thiệu nó. Nhiều giáo viên chưa ngiên cứu sâu bản chất của dạng toán này nên khi hướng dẫn học sinh giải chưa linh hoạt.
 Đối với học sinh: khi giải đề thi học sinh giỏi các em còn nhiều vướng mắc. Dạng bài tập này ít có trong sách giáo khoa nên rất khó đối với hoc sinh đại trà. Hơn nữa ở đây đa số các em là con nông dân nên không có điều kiện mua các tài liệu tham khảo nâng cao. Đồng thời ý thức tự học và tìm hiểu giải bài tập hóa còn hạn chế. Do vậy chất lượng làm bài tập dạng này còn thấp.
2. Nguyên nhân.
 Một số nguyên nhân cơ bản dẫn đến thực trạng trên là:
- Đây là dạng bài tập khó.
- Khả năng tư duy suy luận lô gíc của học sinh còn chưa cao.
- Việc nắm kiến thức cơ bản của học sinh còn chưa chắc chắn.
- Kỹ năng giải bài tập dạng này chưa cao.
- Đây là dạng bài tập ít thấy trong quá trình học ở SGK nên đều mới với giáo viên và HS.
III. Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề. 
-Phân tích và tổng hợp các tài liệu hóa học liên quan đến xác định công thức hóa học như: sách giáo khoa hóa học 8,9; sách bồi dưỡng hóa học THCS; sách bài tập nâng cao hóa học 8,9...
-Khảo sát và thống kê đánh giá kết quả của học sinh trước và sau khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm này.
-Thu thập thông tin.
-Trình bày kết quả.
Ở đây tôi chỉ xin trình bày cụ thể hoá dạng bài tập xác định chất dựa vào sự phân tích định lượng. 
- Yêu cầu:
+ Nắm vững tính chất lý hoá của các chất đã học.
+ Nắm chắc cách giải bài tập cơ bản 
+ Chịu khó tư duy lôgíc, sáng tạo khi giải. Vận dụng linh hoạt nhiều phương pháp.
- Phương pháp giải chung cho dạng bài tập này là: đặt công thức tổng quát của chất cần tìm.Từ đó khai thác đề ra, suy luận để tìm tỷ lệ về chỉ số nguyên tử của các nguyên tố tạo nên chất đó.
* Lưu ý: ở tất cả các dạng nhỏ của mỗi dạng bài, một số bài toán phải kết hợp biện luận mới tìm được công thức hóa học.
 Cụ thể tôi chia dạng bài tập này làm ba dạng nhỏ như sau:
1. Xác định CTHH khi biết thành phần % về khối lượng các nguyên tố trong hợp chất.
2. Xác định CTHH khi biết tỷ lệ về khối lượng các nguyên tố trong hợp chất.
3. Xác định CTHH dựa vào PTHH.
 Ở mỗi dạng đều giới thiệu những bước cơ bản để học sinh định hướng giải.
1. Dạng 1: Xác định CTHH khi biết thành phần % về khối lượng các nguyên tố trong hợp chất.
a. Phương pháp:
- Đặt CTTQ của hợp chất cần tìm.
- Tìm tỷ lệ nguyên tử các nguyên tố: dựa vào tỷ lệ về khối lượng = tỷ lệ %khối lượng các nguyên tố.
- Với các chất vô cơ tỷ lệ tối giản nhất của nguyên tử các nguên tố cũng thường là các giá trị chỉ số cần tìm.
 b. Bµi tËp ¸p dông.
Bài toán 1 : Hợp chất vô cơ A có thành phần % về khối lượng các nguyên tố là: 45,95%K ; 16,45%N; 37,6%O. Xác định CTHH của A.
Giải:
Vì %K+%N+%O=100% nên A chỉ chứa 3 nguyên tố K, N và O.
- Gọi CTTQ của A là: KxNyOz (x,y,z nguyên dương).
- Ta có: x.MK : y.MN : z.MO = %K:%N:%O
 => x:y:z = 
 => x:y:z = 
 => x:y:z = 1,17:1,17:2,34
 => x:y:z = 1:1:2
 => 
Vậy CTHH của A là:KNO2
Bài toán 2 : Hợp chất vô cơ B có thành phần % về khối lượng các nguyên tố là: 28,57%Mg ;14,2%C và còn lại là O. Xác định CTHH của B.
Giải:
 -Gọi CTTQ của B là:MgxCyOz (x,y,z nguyên dương).
 -Ta có: %O =100%- (28,57%+14,2%) = 57,14%.
 -Ta có: x.MMg:y.MC:z.MO = %Mg:%C:%O
 => x:y:z = 
 => x:y:z = 
 => x:y:z =1,19:1,19:3,57
 => x:y:z =1:1:3
 =>
Vậy CTHH của B là: MgCO3.
Bài toán 3 : (Câu 1.a. đề thi KSCL GV năm 2013-2014.Phòng GD-ĐT Cẩm Xuyên)
Một khoáng vật có tổng số nguyên tử trong phân tử không quá 25, có thành phần % về khối lượng là: 14,06% K: 8,66% Mg; 34,6% O; 4,33% H và còn lại một nguyên tố khác. Hãy xác định công thức hóa học của khoáng vật đó? 
Giải:
-Gọi X là nguyên tố còn lại, có khối lượng mol là X.
Suy ra %X= 100%-(14,06% + 8,66% + 34,6% + 4,33%) 
 	 => %X=38,35%.
-Gọi CTTQ của khoáng vật là: KxMgyOz HtXk(x,y,z,t,k nguyên dương).
 => x:y:z:t: k = : 
 => x:y:z:t: k = : 
 => x:y:z:t: k =0,36: 0,36: 2,1625: 4,33: 
 => x:y:z:t: k = 1: 1: 6: 12 : 
 Vì số nguyên tử trong phân tử < 25.Nên:
 (1+1+6+12+)m<25
 => và <5 
Với k = k = 1,2,3 hoặc 4 ta xét bảng sau:
 n
1
2
3
4
 X
106,5
53,25
35,5
26,4
Chỉ có n=3 và X=35,5 là thỏa mãn.
Với X=35,5 nguyên tố X là Clo (Cl).
Vậy công thức của khoáng vật là:KMgO6H12Cl3 hay KCl.MgCl2.6H2O.	
 c. Bài tập vận dụng.
Bài 1: Hợp chất vô cơ A có thành phần % về khối lượng các nguyên tố là: 20,72%Na; 28,82%S và còn lại là O. Xác định CTHH của A.
 §S: Na2S2O7.
Bài 2: 1 Oxít của kim loại hóa trị II có chứa 40% Oxi về khối lượng.Tìm công thức hóa học của Oxít nói trên.
 ĐS: MgO 
2. Dạng 2: Xác định CTHH khi biết tỷ lệ về khối lượng các nguyên tố trong hợp chất.
a. Phương pháp:
- Đặt CTTQ của hợp chất cần tìm.
- Từ tỷ lệ về khối lượng tìm tỷ lệ chỉ số nguyên tử.
- Kết luận.
 b. Bài tập áp dụng
Bµi to¸n 1: Tìm CTHH của 1 Oxit biết tỷ lệ về khối lượng là: .
 Gi¶i:
Gọi công thức Oxit cần tìm là: NxOy (x,y nguyên dương).
Ta có: 
 => 
 => 
 => 
Vậy công thức hóa học của Oxit là: N2O5.
Bài toán 2: Một kim loại A chưa rõ hóa trị,có tỷ lệ khối lượng của Oxi trong Oxít là: 3/7A. Tìm công thức Oxít của kim loại. 
 Giải:
Gọi A là khối lương mol của kim loại A,n là hóa trị của A.
Suy ra công thức Oxít của là: A2On
Ta có: 
 => 
 => 
 => 6A=112 n
 => A = n
 Vì n là hóa trị của kim loại nên ta xét bảng sau:
 n
1
2
3
 X
18,7
37,3
56
Chỉ có n=3 và X=56 là thỏa mãn.
Với X=56 nguyên tố X là Sắt (Fe).
Vậy công thức của Oxít là:Fe2O3.

 c. Bài tập vận dụng.
Bài 1: Tìm công thức Oxít biết tỷ lệ khối lượng của: 
 ĐS: SO3.
Bài 2: Một muối sunfat của kim loại hóa trị II có tỷ lệ về khối lượng giữa kim loại và gốc axít là: .
Hãy xác định công thức hóa học của muối trên.
 ĐS: FeSO4.
3. Dạng 3: Xác định CTHH dựa vào PTHH.
a. Phương pháp:
- Đặt CTTQ của hợp chất cần tìm.
- Lập PTHH.
- Lập mối liên hệ giữa các chất đã cho và các chất cần tìm(dựa vào PTHH).
- Giải PT hoặc hệ PT để tìm NTK hoặc PTK, từ đó biện luận, đối chiếu để tìm ra CTHH.
 b. Bµi tËp ¸p dông.
Bài toán 1 : (Câu 7. Đề thi HSG-Lớp 9, năm 2008 – 2009 Phòng GD-ĐT Cẩm Xuyên)
Cho 416(g)dung dịch BaCl2 12% tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 27,36(g) muối Sunfat kim loại A. Sau khi lọc bỏ kết tủa thu được 800ml dung dịch 0,2M của Clorua kim loại A. Tìm kim loại A.Tìm hóa trị A, tên A, công thức muối Sunfat kim loại A.
Giải:
- Ta có: nBaCl2 = = 0,24 mol; nmuối clorua = 0,8 .0,12 = 0,16 mol
- Gọi kim loại cần tìm là A, hóa trị là n (n nguyên dương). 
Suy ra công thức muối sunfat kim loại A là: A2(SO4)n
- PTHH:
 n BaCl2 + A2(SO4)n n BaSO4 + 2ACln (1)
 n mol 1 mol 2 mol
 0,24 mol mol mol
Từ PTHH(1) kết hợp bài ra ta có:
 => 
 	Vậy: - Hóa trị A là 3
 - A là nguyên tố Nhôm. KHHH là Al.
 - Công thức muối Sunfat là: Al2(SO4)3.
Bài toán 2 : Khi đun nóng a (g) KL R chưa rõ hóa trị với khí Clo thu được chất rắn có khối lượng là 2,902a (g). Xác định KL R.
Giải:
- Gọi R là NTK của nguyên tố R, n là hóa trị của R.
- PTHH: 2R + nCl2 2RCln
+ Theo PT: 2mol 2mol
 mol 
35,5n = 1,902R.
Vì n là hóa trị của KL nên n có thể là:1,2 hoặc 3.Ta xét bảng sau:
 n
1
2
3
 R
18
37
56
Chỉ có:n=3 và R=56 là thỏa mãn.
Vậy R=56, nguyên tố R là Sắt (Fe).
Bài toán 3 : Khử hoàn toàn 4,06 gam 1 Oxít kim loại bằng CO ở nhiệt độ cao thành kim loại. Dẫn toàn bộ khí sinh ra vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thấy tạo thành 7gam kết tủa.Nếu lấy lượng kim loại sinh ra hòa tan hết vào dung dịch HCl dư thì được 1,176 lít khí Hiđrô (đktc).
a/ Xác định công thức Oxit kim loại. 
b/ Cho 4,06 gam Oxit kim loại trên tác dụng hoàn toàn với 500ml dung dịch H2SO4 đặc nóng dư , thu được dung dịch X và khí SO2 bay ra. Hãy xác định nồng độ Mol/l của muối trong dung dịch X (coi thể tích không đổi trong quá trình phản ứng).
Giải:
a/ -Gọi M là kim loại trong Oxít, có khối lượng mol là M.
Suy ra công thức chung của Oxít là: MxOy (x,y nguyên dương).
-PTHH:
 MxOy + yCO xM + yCO2	(1)
 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (2)
Từ PT(1) và (2) => = =0,07 mol
=> mM = 4,06 + 0,07.28 - 0,07.44 
=> mM = 2,94(g) (*)
- Phản ứng của kim loại M với dung dịch HCl dư:
 2 M + 2nHCl 2MCln + nH2 (3)
 2 mol 	n mol
Từ PT(3) 
+ Với n = 1:	M = 28 (loại)
+ Với n = 2:	M = 56 ( vậy B là Fe)
+ Với n = 3:	M = 84 ( loại)
Vậy B là Fe.
Trong muối clorua Fe có hóa trị II, nhưng oxit có thể ở hoá trị khác. Do đó công thức oxit là : Fe xO y.
Theo PT (1) ta có: 
 n Fe xOy = 
	56x + 16 y = 4,06 :
	58y = 56x +16y
	 42y = 56x 
	x : y = 3 : 4
 Công thức oxit sắt là: Fe3O4 
b/ Ta có : 500ml = 0,5(l ).
PTHH
 2Fe3O4 + 10H2SO4 đ,n 3 Fe2(SO4)3 + 10H2O + SO2 (3)
 2 mol 3 mol 
 0.0175 mol 0,02625 mol
 	CM ==0,0525 M.
Bài toán 4 : Dùng 1,568 l H2 phản ứng đủ với 4 g hỗn hợp hai oxit thu được m gam hai kim loại A và B. Cho m gam A và B ở trên vào dung dịch HCl dư tạo ra 0,896l H2 và còn 0,64g kim loại A hoá trị II. Cho A phản ứng hết với H2SO4 đặc nóng thu được 0,224l SO2 .Các thể tích khí đo ở đktc .
	a) Tìm m = ?
	b) Tìm công thức của hai oxit trên.
Giải:
a) - A có hoá trị II 	oxit là AO
	 - B có hoá trị n	oxit là B2On
	+ Ta có: 	= 
	- Phản ứng:
	H2 + AO A + H2O	(1)
	nH2 + B2On 2B + nH2O	(2)
	Theo (1) và (2) : = 
	 = 0,07 . 18 = 1,26 (g)
	m(A, B) = 4 + 0,14 - 1,26 = 2,88 (g)
b) A phản ứng với H2SO4
	A + 2H2SO4 ASO4 + 2H2O + SO2	(3)
	Theo (3) ta có: nA = = 0,01 (mol)
	Suy ra 	MA = 
	 A là Cu và oxit của A là CuO
	Khối lượng B là: 2,28 - 0,64 = 2,24 (g)
	 sinh ra là: 
	- Phản ứng B với HCl là:
B + nHCl BCln + 	(4) 
Theo (4) : nB = 	
Suy ra:	MB = 	
+ n = 1:	MB = 28 (loại)
+ n = 2:	MB = 56 ( vậy B là Fe)
+ n = 3:	MB = 84 ( loại)
Vậy B là Fe.
Trong muối clorua Fe có hóa trị II, nhưng oxit có thể ở hoá trị khác. Do đó công thức oxit là: FexOy.
t0
Khối lượng 	FexOy là: 4 (g) - mCuO = 4 - 0,01.80 = 3,2(g)
Phản ứng:	 FexOy + yH2 xFe + yH2O	(5)
Số mol H2 ở phản ứng (5) là: 0,07 - 0,01 = 0,06 (mol)
Theo (5):	n FexOy = 
	56x + 16 y = 
	3,36 x = 2,24y
	x : y = 2 : 3
Công thức oxit sắt là: Fe2O3 
 c. Bài tập vận dụng.
Bài 1: Một Hyđrat sắt (III) Clorua có khối lượng là:108,2 gam phản ứng với dd NaOH dư thu được kết tủa màu đỏ.khối lượng chất rắn sau khi nung nóng kết tủa đến khi khô là 32 gam. Hãy xác định công thức phân tử của Hyđrat đó.
 ĐS : FeCl3.6H2O.	
Bài 2: Hòa tan hoàn toàn 3,78 gam một kim loại X vào dung dịch HCl thu được 4,704 lit Hiđrô (đktc). Xác định kim loại X.
 ĐS : Al.
IV- Kết quả
Khảo sát về chất lượng làm bài tập xác định công thức hóa học của chất dựa vào thành phần định lượng khi chưa áp dụng sáng kiến kinh nghiệm này vào giảng dạy như sau:
Hiểu và giải thông thạo
Biết cách giải nhưng chưa thành thạo
Chưa biết cách giải
Số lượng
0
7
28
Tỷ lệ
0%
20%
80%
Sau thời gian áp dụng sáng kiến kinh nghiệm này vào giảng dạy tôi thấy chất lượng học sinh được nâng lên như sau:
Hiểu và giải thông thạo
Biết cách giải nhưng chưa thành thạo
Chưa biết cách giải
Số lượng
16
19
0
Tỷ lệ
46%
54%
0%
Cụ thể trong năm học 2008 - 2009 có 2/3 em đạt học sinh giỏi cấp Huyện. Phấn đấu trong những năm tới tỷ lệ học sinh giỏi cấp Huyện đạt 100%
C – KẾT LUẬN:	
Qua kết quả của việc áp dụng tài liệu này vào giảng dạy tôi thấy rằng muốn đạt được kết quả cao trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi , trước hết người thầy phải cần mẫn, chịu khó, có phương pháp khoa học trong việc hướng dẫn ôn tập cho học sinh . Về phía học sinh phải nắm vững kiến thức cơ bản , đam mê với bộ môn. biết cách khai thác triệt để các dữ kiện của đề cho. Khi chưa tìm được hướng giải cần đặt các câu hỏi trước các dữ kiện để suy luận, không được chán nản. Dù cho các em sống ở vùng nông thôn và học ở một trường hạn chế về cơ sở vật chất. Nhưng những khám khá về hoá học mà cô trò tìm ra sẽ làm các em yêu môn học, yêu quê hương đất nước và có nhiều mơ ước cho tương lai, sau này các em sẽ được học ở các khối khoa học tự nhiên, chắp cánh cho những ước mơ hoài bão để trở thành những kĩ sư, bác sĩ hoặc những người giáo viên đứng trên bục giảng và tôi mong rằng sáng kiến này sẽ giúp các em giải bài tập hoá học về lập công thức đơn giản và khoa học hơn.
D – NHỮNG KIẾN NGHỊ ĐỀ XUẤT:
 Để có thể đạt được kết quả cao trong các kỳ thi học sinh giỏi huyện và tỉnh, theo tôi: 
 - Các địa phương cần có sự quan tâm hơn nữa để các trường cơ sở có thể tạo ra những lớp mũi nhọn, tập hợp được nhiều học sinh khá, thuận lợi cho việc bồi dưỡng chuyên môn.
 - Các nhà trường cần tạo các điều kiện đảm bảo phục vụ cho việc vận dụng các phương pháp dạy học mới.
 - Đối với giáo viên cần tham gia tốt các lớp bồi dưỡng chuyên đề. Thường xuyên trau dồi kiến thức, nâng cao trình độ để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao. Luôn lắng nghe tiếp thu học hỏi ý kiến của bạn bè, đồng nghiệp và sự chỉ đạo của chuyên môn để vận dụng một cách hợp lý. 
Trên đây là những suy nghĩ và kinh nghiệm của bản thân tôi. Mỗi dạng tôi chỉ đưa ra một vài ví dụ để minh họa cho cách giải. Rất mong được sự góp ý bổ sung của các đồng nghiệp.
 Xin chân thành cảm ơn!