Sáng kiến kinh nghiệm Xây dựng hệ thống bài tập nhóm oxi để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường THPT

 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 
XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NHÓM OXI ĐỂ BỒI DƯỠNG 
 HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC Ở TRƯỜNG THPT 
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 
 - Đọc các tài liệu liên quan, phân tích, tổng hợp để hệ thống hoá kiến thức. 
 - Thực nghiệm sư phạm. 
 - Thống kê toán học. 
6. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC 
 Nếu vận dụng hiệu quả hệ thống bài tập nhóm oxi để bồi dưỡng học sinh giỏi 
Hoá học thì khả năng giải quyết bài tập phần này của học sinh sẽ tốt hơn. 
7. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI 
 Chọn lọc và xây dựng được hệ thống bài tập về nhóm oxi dùng để bồi dưỡng 
học sinh giỏi Hoá học. 
 - Phương pháp đường chéo. 
 - Phương pháp biện luận. 
 Ý nghĩa tác dụng của việc sử dụng bài tập hóa học 
 Việc dạy học không thể thiếu bài tập. Sử dụng bài tập để luyện tập là một 
biện pháp hết sức quan trọng để nâng cao chất lượng dạy học. 
 Bài tập hóa học có ý nghĩa tác dụng to lớn về nhiều mặt : 
  Ý nghĩa trí dục: 
 + Làm chính xác hóa khái niệm hóa học, củng cố đào sâu và mở rộng 
 kiến thức một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn. 
 + Ôn tập hệ thống hóa kiến thức một cách tích cực nhất. 
 + Rèn luyện các kỹ năng hóa học như: cân bằng, tính toán theo phương 
 trình hoá học, 
  Ý nghĩa phát triển: Phát triển ở học sinh ở năng lực tư duy logic, biện 
 chứng, khái quát, độc lập, thông minh và sáng tạo. 
  Ý nghĩa giáo dục: Rèn luyện đức tính kiên nhẫn, trung thực và lòng say 
 mê khoa học hóa học. Bài tập thực nghiệm còn có tác dụng rèn luyện văn hóa 
 lao động. 
1.2. Thực tiễn của đề tài 
 Trong những năm gần đây, việc dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi gặp không ít 
khó khăn. Đa số học sinh chẳng mặn mà gì việc thi vào các đội tuyển bởi một 
suy nghĩ đơn giản rằng: mình bỏ ra một quỹ thời gian không ít mà thành tích đạt 
chưa cao. Còn như với quỹ thời gian đó nếu dành cho việc học chính khóa để 
được học sinh giỏi hay học thi đại học,... thì hiệu quả hơn nhiều. Ngoài ra, còn 
một số nguyên nhân khác như: 
 - Mục tiêu của phụ huynh và học sinh chuyên là đỗ đại học có danh tiếng 
trong nước hoặc đầu tư vào việc đi du học. 
 - Tâm lý phụ huynh không muốn con em mình bị áp lực trong việc học thi 
vào đội tuyển. 
 - Đầu tư nhiều thời gian cho một môn chuyên. 
 - Nguồn tài liệu tham khảo để bồi dưỡng học sinh còn thiếu. 
 - Giáo viên chưa có kinh nghiệm bồi dưỡng đội tuyển. 
 Xuất phát từ các cơ sở lí luận và thực tiễn trên, tôi nhận thấy rằng việc xây 
dựng hệ thống bài tập cho học sinh sẽ gây hứng thú học tập từ đó nâng cao được 
chất lượng bồi dưỡng cho học sinh. 
 2MnO2 + 2H2SO4 (đặc nóng) → 2MnSO4 + O2 + 2H2O 
 4CrO3 + 6H2SO4 (đặc nóng) → 2Cr2(SO4)3 + 3O2 + 6H2O 
 K2Cr2O7 + 10H2SO4 (đặc nóng) → 2Cr2(SO4)3 + 3O2 + 8H2O + 4KHSO4 
 + Phương pháp nhiệt phân 
 Nhiệt phân các oxit kém hoạt động 
 2HgO → 2Hg + O2 
 2Ag2O → 4Ag + O2 
 Nhiệt phân các oxit bậc cao 
 3MnO2 → Mn3O4 + O2 
 2Pb3O4 → 6PbO + O2 
 Nhiệt phân muối chứa nhiều oxi kém bền: 
 2KNO3 → 2KNO2 + O2 
 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 
 4K2Cr2O7 → 4K2CrO4 + 2CrO3 + 3O2 
 + Phân hủy hidropeoxit với các chất xúc tác là MnO2, bột Au, Ag,... 
 2H2O2 → 2H2O + O2 
 Lưu huỳnh 
 - Được khai thác chủ yếu từ lưu huỳnh mỏ theo phương pháp Frasch. 
 - Từ hợp chất: 
 to
 2H2S + O2  2S+ 2H2O 
 to
 2H2S + SO2  3S+ 2H2O 
 Selen và telu 
 - Chất bã các cơ sở sản xuất H2SO4 như bụi các ống dẫn, bã phòng chì, 
 tháp rửa. 
 - Kết tủa thu được khi tinh chế Cu bằng phương pháp điện phân. 
 - Nguyên tắc chung là chuyển các nguyên tố đó thành hợp chất ở trạng 
 thái hoá trị 4 sau đó khử bằng khí SO2: XO2 + 2SO2 X + 2SO3 (X là Se, Te) 
 Poloni 
 1
 209 0 n 210 210 
 83Bi 83 Bi  84 Po  
 Tính chất lý học: 
Tính chất O S Se Te Po 
 tà lục lục 
 phương phương phương 
Trạng thái tập hợp khí rắn rắn rắn rắn 
 không vàng xám trắng bạc - 
Màu sắc 
 màu 
Khối lượng riêng 1,468 2,06 4,80 6,24 9,3 
(g/cm3) 
Nhiệt độ nóng chảy -219 119,3 227 449,8 250 
(0C) 
Nhiệt độ sôi (0C) -183 444,6 684,9 990 963 
Nhiệt nóng chảy 0,2217 1,464 6,694 18,201 - 
(kJ/mol-ng tử) 
Nhiệt hoá hơi 3,406 10,544 17,866 46,024 - 4Cu + O2(thiếu) → 2Cu2O 
 t
 2Cu + O2(dư)  2CuO 
 Các oxit Ag2O, Au2O, Au2O3 đều tạo ra bằng phương pháp gián tiếp. 
 - Với Zn, Cd, Hg: khi nung các kim loại trên trong oxi hoặc không khí đều có 
phản ứng trực tiếp tạo ra mono-oxit MO: 
 t
 2M + O2  2MO 
 - Với Crom: tạo ra các oxit CrO, Cr2O3, CrO3. 
 t
 4Cr + 3O2  2Cr2O3 
 - Với sắt: tạo ra các oxit FeO, Fe2O3, Fe2O4. 
 t
 3Fe(bột) + 2O2  Fe3O4 
 3. Với các hợp chất 
 2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2 
 4NH3 + 3O2 → 6H2O + 2N2 
 CxHy + (x+y/4)O2 → (y/2)H2O + xCO2 
 2CO + O2 → 2CO2 
 2NO + O2 → 2NO2 
 P4O6 + O2 → P4O10 
 2SO2 + O2 2SO3 
 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 
 2Mn(OH)2 + O2 + 2H2O → 2Mn(OH)4 
 4Cr(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Cr(OH)3 
 4. Oxi hóa các hợp chất hữu cơ 
 LƯU HUỲNH 
 1. Phản ứng với hiđro: 
 S + H2  H2S 
 2. Phản ứng với các nguyên tố nhóm I: 
 - Li, Na tạo ra các hợp chất dạng Li2S, Na2S, Li2S2, Na2Sx (x = 2 5); K, 
 Rb, Cs tạo ra dạng M2S và M2Sx (x = 2  6). 
 2M + S  M2S 
 - Cu tạo ra Cu2S và CuS: 
 o
 2Cu + S  t, pcao Cu2S 
 - Ag tạo ra Ag2S khi đung nóng Ag với S bột : 
 to
 2Ag + S  Ag2S 
 Phản ứng với các nguyên tố nhóm II 
 o
 Mg + S  t MgS 
 - Zn, Cd, Hg tạo ra dạng ZnS, ZnS2, CdS, HgS, HgS2. 
 Hg + S  HgS 
 Phản ứng với các nguyên tố nhóm III 
 - Al tạo ra Al2S, AlS, Al2S3: 
 o
 2Al + 3S  t Al2S3 
 - Gali tạo ra Ga2S, GaS, Ga2S3: 
 1200o C
 2Ga + 2S  Ga2S3 
 Phản ứng với các nguyên tố nhóm IV - Fe phản ứng trực tiếp với lưu huỳnh khi nung nóng tạo ra FeS 
 o
 Fe + S  t FeS 
 - Coban tạo ra các sunfua CoS., Co2S3, CoS2, trong đó CoS là hợp chất 
 thiên nhiên, trong thực tế có thể điều chế bằng cách nung nóng Co với S: 
 o
 Co + S  t CoS 
 - Niken tạo ra NiS và NiS2 nhưng chỉ có NiS là tạo ra trực tiếp từ các 
 nguyên tố khi nung nóng : 
 o
 Ni + S  t NiS 
 - Iridi tạo ra Ir2S3 khi nung iridi với lưu huỳnh: 
 o
 2Ir + 3S  t Ir2S3 
 - Platin tạo ra PtS khi nung nóng hỗn hợp bột mịn platin với lưu huỳnh : 
 o
 Pt + S  t PtS 
 3. Phản ứng với dung dịch axit 
 - Lưu huỳnh phản ứng với H2SO4 đặc nóng tạo ra SO2 có Br2 làm xúc tác: 
 Br
 S + 2H2SO4 đặc nóng  2 2SO2  + 2H2O 
 - Phản ứng với HNO3 đặc nóng tạo ra NO2 có Br2 làm xúctác: 
 Br
 S + HNO3 đặc nóng  2 H2SO4 + 6NO2  + 2H2O 
 - Phản ứng với dung dịch kiềm : 
 to
 6NaOH + 4S  2Na2S + Na2S2O3 + 3H2O 
 Nếu lưu huỳnh dư sẽ phản ứng với sunfua tạo ra polyunfua : 
 Na2S + 4S  Na2S5 
 Hoặc trong kiềm nóng chảy tạo ra sunfit : 
 3S + 6NaOH Nóng chảy  2Na2 S + Na2SO3 + 3H2O 
 Nếu đun sôi lưu huỳnh với sữa vôi chất lỏng thu được có chứa canxi 
 thiosunfat và canxi pentasunfua. 
 3Ca(OH)2 + 12S  2CaS5 + CaS2O3 + 3H2O 
 Nếu sản phẩm phản ứng đó tác dụng với HCl sẽ thu được sữa lưu huỳnh 
 dạng kết tủa trắng : 
 2CaS5 + CaS2O3 + 6HCl  3CaCl2 + 12S  + 3H2O 
 4. Phản ứng với muối: 
 o
 2KNO3 rắn + 2S  t K2SO4 + SO2  + N2  
 to
 2KClO3 rắn + 3 S  2KCl + 3SO2  
 o
 4K2Cr2O7 rắn + 3S  t 4K2CrO4 + 3SO2  + 2Cr2O3 
 Tan trong dung dịch sunfit tạo ra thiosunfat : 
 Na2SO3 + S  Na2S2O3 
 SELEN, TELU, POLONI 
 1. Phản ứng với hiđro 
 o
 Se + H2  t SeH2 
 - Telu không phản ứng với hiđro phân tử nhưng phản ứng được với hiđro mới 
sinh : 
 Te + 2H  Al HCl TeH2 
 - Poloni không phản ứng với hiđro ở nhiệt độ thường nhưng khi đun nóng tạo 
ra hợp chất kém bền: - Trong không khí, H2S cháy theo các phương trình : 
 2H2S + 3O2dư  chá y 2SO2 + 2H2O 
 2H2S + 3O2thiếu  chá y 2S  + 2H2O 
 Nếu trong không khí ẩm, ở nhiệt độ thường cũng xảy ra phản ứng tương tự : 
 2H2S + 3O2( không khí ẩm )  2S  + 2H2O 
 Chính phương trình đó đã giải thích vì sao các dung dịch H2S lại bị vẫn đục 
và vì sao trong thiên nhiên có nhiều nguồn tạo ra H2S nhưng không có sự tích tụ 
H2S trong khí quyển. 
 - Nếu H2S để trong không khí ẩm, ở nhiệt độ thường có chất xúc tác chẳng 
hạn chất xốp (bề mặt vải.) có thể bị oxi hoá thành H2SO4: 
 H2S + 2O2( không khí ẩm )  H2SO4 
 Phản ứng đó đã giải thích tại sao quần sáo chóng bị hỏng khi tắm ở các suối 
nước nóng. 
 Tác dụng với chất oxi hoá khác 
 2FeCl3 + H2S  2FeCl2 + S  + 2HCl 
 H2SO4 + H2S  SO2 + S  + 2H2O 
 SO2 + 2H2S  3S + 2H2O 
 2HNO3 + H2S  2NO2 + S  + 2H2O 
 8HNO3 + H2S  8NO2 + H2SO4 + 4H2O 
 H2S + Br2  S  + 2HBr 
 H2S + I2  S + 2HI 
 H2S + 4Cl2 + 4H2O  H2SO4 + 8HCl 
 H2S + 2HNO2  2NO + S  + 2H2O 
 - Trong môi trường axit: 
 2KMnO4 + 5H2S + 4H2SO4  2KHSO4 + 2MnSO4 + 5S + 8H2O 
 K2Cr2O7 + 3H2S + 5H2SO4  2KHSO4 + Cr2(SO4)3 + 5S  + 7H2O 
 Điều chế H2S 
 to
 H2 + S  H2S H 20,92kJ / mol 
 - Cho FeS hoặc Na2S tác dụng với dung dịch HCl 20% hoặc H2SO4 27%: 
 FeS + H2SO4  FeSO4 + H2S  
 Na2S + 2HCl  2NaCl + H2S  
 - Cho H2O tác dụng với nhôm sunfua thu được H2S tinh khiết : 
 Al2S3 + 6H2O  2Al(OH)3  + H2S  
 2. Các hợp chất H2Se, H2Te 
 Tính chất 
 2H2X + O2 (không khí)  2H2O + 2X (X là Se hoặc Te) 
 H2X + 3O2  2XO2 + 2H2O (X là Se hoặc Te) 
 H2Se + 6HNO3đặc  H2SeO3 + 6NO2  + 3H2O 
 H2Te + 6HNO3đặc  TeO2  + 6NO2  + 4H2O 
 Phương pháp điều chế: 
 Se + H2  H2Se 
 H2Te chủ yếu được điều chế bằng phương pháp gián tiếp khi co telurua của 
 một số kim loại tác dụng với nước hoặc với axit: 
 Al2Te3 + 6H2O  2Al(OH)3  + 3H2Te Cho H2S tác dụng với dung dịch muối : 
 H2S + (CH3COO)2Pb  PbS  + 2CH3COOH 
 CÁC HỢP CHẤT CHỨA OXI CỦA LƯU HUỲNH 
 1. Lưu huỳnh đioxit SO2 
Tính chất hoá học của SO2 và muối sunfit 
 Tính axit: Dung dịch trong nước của SO2 có tồn tại căn bằng : 
 + 
 SO2 + nH2O  SO2.nH2O  H3O + HSO3 + (n- 2) H2O 
 Là axit yếu 2 lần axit, gọi là axit sunfurơ tạo ra 2 loại muối hiđrosunfit 
 2 
chứa anion HSO 3 và muối sunfit chứa anion SO3  : 
 + -2
 H2SO3 + H2O  H3O + HSO 3 K1 = 2.10 
 + 2 -8
 HSO 3 + H2O  H3O + SO 3 K2 = 6.10 
 Tính khử: 
 2Na2SO3 + O2  2Na2SO4 
 2NaHSO3 + O2  2NaHSO4 
 2SO2 + O2  2SO3 
 SO2 + Br2 + 2H2O  2HBr + H2SO4 
 SO2 + Cl2 + 2H2O  2HCl + H2SO4 
 Na2SO3 + Cl2 + 2H2O  2HCl + Na2SO4 
 H2O2 + SO2  H2SO4 
 Na2O2 + SO2  Na2SO4 
 PbO2 + SO2  PbSO4 
 2HNO3 + SO2  H2SO4 + NO2 
 2KMnO4 + 5SO2 + 2H2O  2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4. 
 K2Cr2O7 + 3KHSO3 + H2O  Cr2(SO4)3 + 5KOH 
 2FeCl3 + SO2 + 2H2O  2FeCl2 + H2SO4 + 2HCl 
 Tính oxi hoá: 
 SO2 + 2H2S  3S + 2H2O 
 to
 SO2 + 2H2  S + 2H2O 
 to
 SO2 + C  S + 2CO (b) 
 to , xt
 SO2 + 2CO  S + 2CO2 
 2Mg + SO2  2MgO + S 
 2Mg + 3SO2  MgSO3 + MgS2O3 (Magie thiosunfat) 
 4K + 3SO2  K2SO3 + K2S2O3 
 Tính bền nhiệt: 
 1200o C
 3SO3  S + 2SO3 
 600o C
 4K2SO3  3K2SO4 + K2S 
Điều chế SO2 và muối sunfit 
 - Trong công nghiệp: Đốt cháy S hoặc nung các khoáng chứa lưu huỳnh 
như pyrit, galen. 
 4FeS2 + 11O2  2Fe2O3 + 8SO2 
 - Trong phòng thí nghiệm được điều chế bằng các phương pháp sau : 
 Cu + 2H2SO4đặc  CuSO4 + SO2  + 2H2O