Giáo án Bài 4. Dung dịch và nồng độ

Huy động kinh nghiệm thực tế của HS về độ đậm nhạt của dung dịch và dẫn dắt đến nhu cầu cần một đại lượng đo được để so sánh độ đậm đặc.

GV đặt hai cốc nước đường: cốc A có 10 g đường trong 100 g nước, cốc B có 10 g đường trong 200 g nước. HS quan sát và trả lời câu hỏi: Cốc nào đậm hơn? Làm thế nào để so sánh chính xác hai cốc này bằng số liệu? Nếu chỉ biết khối lượng đường thì có đủ để so sánh không?

HS nhận ra cần so sánh lượng chất tan so với lượng dung dịch (không chỉ so với lượng nước) và thống nhất cần một đại lượng mới gọi là nồng độ. Kết luận ban đầu: cốc A đậm hơn vì cùng lượng đường nhưng ít dung dịch hơn; chỉ biết khối lượng đường là chưa đủ để so sánh.

Nêu được khái niệm, công thức nồng độ phần trăm và khối lượng dung dịch; giải thích được vì sao cùng 10 g muối nhưng nồng độ khác nhau khi khối lượng dung dịch khác nhau.

HS làm việc theo nhóm 4 (khăn trải bàn, mỗi HS phụ trách một ô: nêu khái niệm, tính toán, so sánh, kết luận). Nhiệm vụ: quan sát mô phỏng: cho dần muối CuSO₄ vào 90 g nước, cân chỉ 100 g và đọc $C\%$. Sau đó đổi sang 100 g nước với cùng 10 g muối và tính lại $C\%$. Hoàn thành Phiếu học tập số 1.

Kết quả HS ghi trong Phiếu học tập số 1:

• Khối lượng dung dịch khi hòa 10 g muối vào 90 g nước: $m_{\text{dd}} = 10 + 90 = 100$ g.
• $C\% = \dfrac{10}{100} \times 100\% = 10\%$.
• Khi dùng 100 g nước: $m_{\text{dd}} = 10 + 100 = 110$ g, $C\% = \dfrac{10}{110} \times 100\% \approx 9{,}09\%$.
• Kết luận: $C\%$ được tính theo khối lượng dung dịch, không chia cho khối lượng nước. Khối lượng dung dịch bằng tổng khối lượng chất tan và dung môi khi không mất chất.

Nêu được khái niệm và công thức nồng độ mol; vận dụng được công thức và đổi đúng đơn vị thể tích từ mL sang L; nhận biết thể tích là thể tích dung dịch sau pha.

Nhóm tiếp tục quan sát mô phỏng: 32 g CuSO₄ (tương ứng 0,2 mol) được pha đến vạch 500 mL, sau đó pha đến vạch 250 mL trong bình định mức. HS tính nồng độ mol trong hai trường hợp và so sánh màu sắc dung dịch. Hoàn thành Phiếu học tập số 2.

• Nồng độ mol khi pha đến vạch 500 mL: $V = 500$ mL $= 0{,}5$ L; $C_M = \dfrac{0{,}2}{0{,}5} = 0{,}4$ mol/L.
• Nồng độ mol khi pha đến vạch 250 mL: $V = 250$ mL $= 0{,}25$ L; $C_M = \dfrac{0{,}2}{0{,}25} = 0{,}8$ mol/L; dung dịch màu đậm hơn.
• Kết luận: $C_M = \dfrac{n}{V}$, với $V$ là thể tích dung dịch (lít). Cùng lượng chất tan, thể tích dung dịch nhỏ hơn thì nồng độ mol lớn hơn. Tăng lượng chất tan thì cả nồng độ và độ đậm màu cùng tăng.

Phân biệt được nồng độ phần trăm, nồng độ mol và khối lượng dung dịch; nhận ra và bác bỏ quan niệm “nồng độ 10 % nghĩa là 10 g chất tan trong 100 g nước”.

Khăn trải bàn: mỗi nhóm đặt ở giữa khăn ba ô: nồng độ phần trăm, nồng độ mol, khối lượng dung dịch. HS ghi công thức, đơn vị, đặc điểm của từng đại lượng vào ô tương ứng. Sau đó thảo luận: Nhận định “Nồng độ 10 % nghĩa là 10 g chất tan trong 100 g nước” đúng hay sai? Vì sao?

• Nồng độ phần trăm: $C\% = \dfrac{m_{\text{chất tan}}}{m_{\text{dung dịch}}} \times 100\%$, không có đơn vị (hoặc đơn vị %), mẫu số là khối lượng dung dịch.
• Nồng độ mol: $C_M = \dfrac{n}{V}$, đơn vị mol/L, $V$ là thể tích dung dịch tính bằng lít.
• Khối lượng dung dịch: bằng tổng khối lượng chất tan và dung môi khi không mất chất; đơn vị gam (g).
• Nhận định trên là SAI. Đúng là 10 g chất tan trong 100 g dung dịch; nếu 100 g nước cộng 10 g chất tan thì dung dịch có 110 g và $C\% \approx 9{,}09\%$.

Củng cố nhận biết đặc điểm đúng, sai của các đại lượng nồng độ; tính được $C\%$ và $C_M$ trong tình huống cơ bản.

Bốn trạm, mỗi nhóm lần lượt luyện tập. Trạm 1: Bài tập 1 (chọn đặc điểm nồng độ phần trăm). Trạm 2: Bài tập 2 (chọn đặc điểm nồng độ mol). Trạm 3: Bài tập 3 (ghép khái niệm với đặc điểm). Trạm 4: Bài tập 4 (nhận định đúng, sai) và bài tập 6 (tính $C\%$ khi hòa 10 g muối vào 90 g nước). Các nhóm ghi đáp án và tự kiểm tra bằng thẻ đáp án.

• Bài 1: Đáp án B. $C\% = \dfrac{\text{khối lượng chất tan}}{\text{khối lượng dung dịch}} \times 100\%$.
• Bài 2: Đáp án C. $C_M = \dfrac{n}{V}$, $V$ là thể tích dung dịch tính bằng lít.
• Bài 3: Nồng độ phần trăm – $C\%$ = khối lượng chất tan/khối lượng dung dịch × 100 %; Nồng độ mol – $C_M = \dfrac{n}{V}$; Khối lượng dung dịch – bằng tổng chất tan và dung môi khi không mất chất.
• Bài 4: SAI. Đúng là 10 g chất tan trong 100 g dung dịch; nếu 100 g nước cộng 10 g chất tan thì $C\% \approx 9{,}09\%$.
• Bài 6: Khối lượng dung dịch = 10 + 90 = 100 g; $C\% = \dfrac{10}{100} \times 100\% = 10\%$. Không lấy 10 chia 90.

Vận dụng công thức $C\%$ và $C_M$ để giải quyết tình huống pha dung dịch; lập luận và hiệu chỉnh cách hiểu sai về nồng độ.

Tình huống: Bạn An pha 250 mL dung dịch có chứa 0,2 mol chất tan để làm thí nghiệm. Bạn Bình khẳng định: “Nồng độ 10 % nghĩa là 10 g chất tan trong 100 g nước, nên pha 100 g nước là đủ.” Nhiệm vụ: (1) Tính $C_M$ của dung dịch An pha. (2) Bác bỏ nhận định của Bình bằng một lí do khoa học, chỉ ra một hệ quả của cách hiểu sai và viết lại kết luận đúng. HS trình bày ngắn gọn trong 3–4 dòng.

• (1) $V = 250$ mL $= 0{,}25$ L; $C_M = \dfrac{0{,}2}{0{,}25} = 0{,}8$ mol/L.
• (2) Lí do: nồng độ phần trăm tính theo khối lượng dung dịch, không phải khối lượng nước; khi dùng 100 g nước, dung dịch có 110 g nếu thêm 10 g chất tan, nên $C\% \approx 9{,}09\%$ chứ không phải 10 %.
• Hệ quả: dung dịch pha ra loãng hơn dự kiến.
• Kết luận đúng: 10 g chất tan trong 100 g dung dịch thì $C\% = 10\%$.