Là một giáo viên nhiều năm giảng dạy và ôn luyện các đội tuyển học sinh giỏicấp huyện và cấp tỉnh bộ môn hóa học ở THCS, qua khảo sát thực tế, tôi thấy vấn đề nổi bật đó là học sinh rất
Trang 11 MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài.
Trong những năm gần đây, vấn đề dạy và học ở nhà trường THCS được các bậcphụ huynh học sinh, các nhà trường và Phòng giáo dục và đào tạo huyện Triệu Sơnđặc biệt quan tâm vì đó là một thước đo đánh giá công tác quản lí, công tác giáodục của mỗi đơn vị nhà trường cũng như Phòng giáo dục Giáo viên được phâncông giảng dạy đã có nhiều nỗ lực, cố gắng trong việc nghiên cứu, tìm giải pháp đểhoàn thành nhiệm vụ được giao, nhờ vậy chất lượng học sinh của các nhà trườngtrong những năm qua là khá cao
Bộ môn Hóa học ở THCS có mục đích trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức
cơ bản, bao gồm các kiến thức cơ bản về cấu tạo chất, phân loại và tính chất củacác chất Việc nắm vững các kiến thức cơ bản góp phần nâng cao chất lượng đàotạo ở bậc THCS và là nền tảng để học sinh phát triển ở THPT cũng như chuẩn bịcho học sinh tham gia các hoạt động lao động sản xuất sau này
Là một giáo viên nhiều năm giảng dạy và ôn luyện các đội tuyển học sinh giỏicấp huyện và cấp tỉnh bộ môn hóa học ở THCS, qua khảo sát thực tế, tôi thấy vấn
đề nổi bật đó là học sinh rất lúng túng, vướng mắc hoặc làm một cách mò mẫm khigiải các dạng bài toán tìm công thức hóa học Đó là nguyên nhân chính làm cho họcsinh mất đi sự hứng thú trong học tập dẫn đến kết quả chưa đạt như mong muốn Vậy làm thế nào để giúp học sinh giải quyết bài toán tìm công thức hóa học mộtcách nhanh chóng, chính xác, khoa học và phù hợp với đặc trưng bộ môn? Từnhững trăn trở trên tôi đã nghiên cứu, tìm tòi, tham khảo tài liệu, tham khảo kinh
nghiệm của các đồng nghiệp và áp dụng đề tài: “Rèn luyện kĩ năng biện luận tìm công thức hóa học cho học sinh, góp phần nâng cao chất lượng bộ môn ở trường THCS Hợp Lý, huyện Triệu Sơn, tỉnh Thanh Hóa” nhằm giúp các em
học sinh rèn luyện và nâng cao kĩ năng trong việc giải các dạng bài toán biện luậnnói chung và biện luận tìm công thức hóa học nói riêng
1.2 Mục đích nghiên cứu.
Thông qua việc nghiên cứu đề tài nhằm giúp các em học sinh lớp dễ dàng nhậndạng và có phương pháp giải bài toán biện luận tìm công thức hóa học Góp phầngiúp các em học sinh hoàn thiện, nâng cao kĩ năng và phương pháp giải các bàitoán hóa học Tạo sự say mê, hứng thú học tập bộ môn Hóa học cho học sinh
1.3 Đối tượng nghiên cứu.
Hệ thống các dạng bài tập biện luận tìm công thức hóa học bậc THCS
1.4 Phương pháp nghiên cứu.
- Nghiên cứu cơ sở lý luận của giảng dạy bài tập hoá học trong nhà trường
- Khảo sát thực trạng của học sinh
- Đọc, sưu tầm, chọn lọc, phân loại các bài toán biện luận hóa học
- Trao đổi kinh nghiệm với đồng nghiệp, bạn bè, rút đúc kinh nghiệm từ quátrình dạy học của bản thân
Trang 22 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm.
Bài tập hoá học là phương tiện cơ bản để dạy học sinh tập vận dụng kiến thứchoá học vào thực tế đời sống, sản xuất và tập nghiên cứu khoa học; biến những kiếnthức đã tiếp thu thành kiến thức của mình Qua việc giải bài tập kiến thức, kĩ năng,
kĩ xảo sẽ ngày càng hoàn thiện hơn, vững chắc hơn
Bên cạnh đó bài tập hoá học còn có những tác dụng như:
- Đào sâu, mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn
- Ôn tập, củng cố, và hệ thống hoá kiến thức một cách thuận lợi nhất, giúp họcsinh hiểu sâu, nhớ lâu
- Rèn luyện những kĩ năng cần thiết về hoá học, góp phần giáo dục kĩ thuậttổng hợp cho học sinh
- Phát triển năng lực nhận thức, rèn trí thông minh cho học sinh
- Giáo dục tư tưởng, đạo đức, tác phong cho học sinh
- Phát triển tư duy độc lập, sáng tạo của học sinh
- Bài tập hoá học còn là phương tiện để kiểm tra, đánh giá mức độ tiếp thukiến thức của học sinh
Trong hệ thống các bài tập hóa học, dạng bài toán tìm công thức hóa học rấtphong phú và đa dạng Về nguyên tắc để xác định được một nguyên tố hóa học lànguyên tố nào thì phải tìm được nguyên tử khối của nguyên tố đó Từ đó xác địnhđược công thức phân tử đúng của các hợp chất Có thể chia bài tập tìm công thứchóa học thông qua phương trình hóa học thành hai loại cơ bản:
- Dạng 1: Bài toán cho biết hóa trị của nguyên tố, chỉ cần tìm nguyên tử khối để
kết luận tên nguyên tố; hoặc ngược lại (dạng này đơn giản)
- Dạng 2: Không biết hóa trị của nguyên tố cần tìm; hoặc các dữ kiện thiếu cơ
sở để xác định chính xác một giá trị nguyên tử khối (hoặc bài toán có quá nhiều khảnăng có thể xảy ra theo nhiều hướng khác nhau) Cái khó của bài tập dạng này làcác dữ kiện thường thiếu hoặc không cơ bản và đòi hỏi người giải phải sử dụngnhững thuật toán phức tạp, yêu cầu kiến thức và tư duy hóa học cao; học sinh khóthấy hết các trường hợp xảy ra Để giải quyết trường hợp này bắt buộc học sinhphải biện luận Tùy đặc điểm của mỗi bài toán mà việc biện luận có thể thực hiệnbằng các cách khác nhau:
• Biện luận dựa vào biểu thức liên hệ giữa khối lượng mol nguyên tử (M) vàhóa trị (x): M = f(x) (trong đó f(x) là biểu thức chứa hóa trị (x)) Từ biểu trên tabiện luận và chọn cặp nghiệm M và x hợp lý
• Nếu đề bài không đủ dữ kiện, hoặc chưa xác định rõ đặc điểm các chất phảnứng, hoặc chưa biết loại các sản phẩm tạo thành, hoặc lượng đề cho gắn với cáccụm từ chưa tới hoặc đã vượt thì đòi hỏi người giải phải hiểu sâu sắc nhiều mặtcủa các dữ kiện hoặc vấn đề đã nêu ra Trong trường hợp này người giải phải khéoléo sử dụng những cơ sở biện luận thích hợp để giải quyết Chẳng hạn : Tìm giớihạn của ẩn (chặn trên và chặn dưới), hoặc phải chia bài toán ra nhiều trường hợp để
Trang 3biện luận, loại những trường hợp không phù hợp
2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.
a.Thuận lợi – khó khăn.
* Thuận lợi:
- Được sự quan tâm chỉ đạo sâu sát của BGH nhà trường, Phòng GD&ĐT, các
cấp lãnh đạo, ban ngành huyện Triệu Sơn
- Trong những năm gần đây, vấn đề dạy và học môn hoá học đã và đang đổimới và là một trong những môn có chuyển biến mạnh mẽ về đổi mới phương phápdạy học
- Chương trình sách giáo khoa hoá học mới có nhiều đổi mới về mục tiêu, cấutrúc, sự đổi mới này rất thích hợp cho giáo viên giảng dạy bộ môn hoá học cho họcsinh Thông qua bài học học sinh có thể tự hoạt động tích cực, chủ động sáng tạotìm tòi phát hiện và chiếm lĩnh nội dung bài học
- Năm học 2020 - 2021 được sự quan tâm của các cấp, trường THCS Hợp Lýđược đầu tư xây dựng và công nhận đạt chuẩn quốc gia Nhờ đó, cơ sở vật chất,trang thiết bị phục vụ dạy học được đáp ứng cho nhu cầu dạy học của thầy và trò
* Khó khăn:
- Đối với học sinh trung học cơ sở thì chương trình học nặng về cả số môn học
và với cả lượng kiến thức rất lớn Hoá học là môn học mới, kiến thức nhiều và đòihỏi các em phải học nhớ rất kỹ thì mới có thể làm bất cứ dạng bài tập nào
- Học sinh chưa có kĩ năng nhận ra được dạng bài toán tìm công thức hóa học,nên chỉ giải quyết được một số ít ỏi các bài toán tìm công thức đơn giản như: lậpCTHH dựa vào hóa trị hoặc tỉ lệ phần trăm khối lượng và thực sự gặp khó khăntrong bài toán tổng hợp
- Thời lượng phân phối chương trình và lượng bài tập dành cho nội dung này
là quá ít, vẫn còn số nhỏ giáo viên xem nhẹ chưa đầu tư đúng mức thời lượng vàchất lượng nội dung, chưa chú ý đến việc xây dựng kĩ năng vận dạng toán này sovới yêu cầu nâng cao chất lượng và công tác bồi dưỡng học sinh giỏi
- Trường chỉ có một giáo viên dạy môn hoá học trên khối 8, 9 rất khó choviệc giảng dạy và dự giờ rút kinh nghiệm
b.Thành công – hạn chế.
- Thành công: Đa số các em học sinh có hứng thú, yêu thích học môn Hoá và
cố gắng chăm học môn hoá Học sinh vẫn nhớ được một số dạng bài tập cơ bản vàbiết vận dụng để giải
- Hạn chế: Nhiều học sinh không thể phân biệt được các dạng bài tập và khôngnhớ các phương pháp giải bài toán Học sinh ở vùng nông thôn nên không có nhiềuthời gian dành cho việc học, khó khăn trong việc tiếp cận với tài liệu học tập, mạngenternet; chủ yếu là sách giáo khoa nên thường học rất kém môn Hoá học
c Mặt mạnh – mặt yếu.
- Mặt mạnh: Đa số các em học sinh chăm ngoan và có ý thức học tập, chịu khóhọc bài cũ, làm bài tập hoá học và đọc trước bài mới; một số phụ huynh đã trang bịcho con em tài liệu tham khảo, máy tính, mạng internet,
Trang 4- Mặt yếu: Nhiều em chưa biết cách học tập hiệu quả, học tập máy móc, không
tự tìm hiểu nghiên cứu tìm tòi sáng tạo
d Các nguyên nhân, các yếu tố tác động.
- Lượng kiến thức môn hoá 8, 9 là quá nhiều, thời gian dạy trên lớp đều là dạy
lý thuyết, có quá ít tiết luyện tập làm bài tập
- Điều kiện của nhiều học sinh còn khó khăn, đi học xa, cha mẹ chưa quan tâmđến việc học hành của con em
- Ý thức học tập của các em chưa cao
2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề.
Theo kinh nghiệm của cá nhân tôi, để học sinh giải quyết tốt dạng bài tập biệnluận tìm công thức hóa học thì giáo viên cần khắc sâu cho học sinh một số điểm sauđây:
- Thứ nhất: Yêu cầu học sinh phải nắm vững các nội dung cơ bản như: Tính
chất hóa học và mối quan hệ của các chất đã học ở chương trình THCS, các bướcgiải bài toán tính theo PTHH, chuyển đổi giữa các đại lượng, các định luật bảotoàn, các biểu thức tính toán hóa học,
- Thứ hai: Hướng dẫn để học sinh nhận dạng và nắm vững các bước để giải bài
toán biện luận tìm công thức hóa học
Trong phạm vi nghiên cứu của sáng kiến này, tôi mạn phép trình bày kinhnghiệm rèn luyện kĩ năng biện luận tìm công thức hóa học thông qua 4 dạng bàitoán Hóa học thường gặp ở bậc THCS Ở mỗi dạng đều có nêu ra nguyên tắc ápdụng, ví dụ minh họa và bài tập vận dụng
Dạng 1: BIỆN LUẬN THEO ẨN SỐ
Nguyên tắc áp dụng.
- Phạm vi áp dụng: Thường áp dụng cho các bài toán tìm công thức hóa học màbiểu thức xác định khối lượng mol (M) có chứa ẩn số phụ là hóa trị hoặc chỉ số (x,y)
- Phương pháp biện luận: Từ các dữ kiện đề cho và các ẩn số cần tìm, ta lập phươngtrình dạng: M = f(x), {x= hóa trị, số mol, chỉ số, khối lượng mol }
Từ đó đưa ra bảng biện luận:
Chọn cặp giá trị phù hợp
- Cần lưu ý điều kiện về chỉ số và hóa trị:
+ Hóa trị (x) của các kim loại trong muối, oxit, bazơ thường có giá trị nguyên và 1
≤x≤3 (khi biện luận theo hóa trị của kim loại trong oxit cần phải quan tâm đếnmức hóa trị
Trang 5Gọi công thức của oxit có dạng RxOy (x, y ∈N*)
Theo đề bài, ta có: %mR = 70% => %mO = 30%
Vậy, Công thức của oxit là: Fe 2 O 3
Ví dụ 2 [ ]VII : Cho 2,93 gam hỗn hợp A gồm Ba và kim loại M tan hết trong nước
thu được khí B Dẫn toàn bộ khí B đi qua ống sứ đựng 4,0 gam bột CuO đến khiphản ứng hoàn toàn thu được 3,52 gam chất rắn C Biết nM = 4nBa và M không tantrong kiềm Xác định M và khối lượng mỗi chất trong A theo 2 trường hợp:
a Kim loại M hóa trị I
b Kim loại M hóa trị x
4 −
= 0,03 molTheo PTHH (1) và (2): nH2 = a + 2a = 0,03 mol => a = 0,01 mol
Theo đề bài: mA = 0,01.137 + 0,04.M = 2,93 => M = 39 g/mol (Kali)
Trang 6mBa = 0,01.137 = 1,37 gam và mK = 0,04.39 = 1,56 gam.
03 , 0
+ (mol)Theo đề bài: mA =
x
2 1
03 , 0
+ .137 + 4 1 2x
03 , 0
Vậy, kim loại M là kali (K)
Ví dụ 3 [ ]VI : Trong tinh thể hiđrat của một muối nitrat kim loại (chưa rõ hóa trị)
thì nước kết tinh chiếm 40,099% và nitơ chiếm 10,396% về khối lượng Xác địnhcông hoá học của thức tinh thể hiđrat này?
Phân tích.
- Đặt công thức tổng quát của tinh thể hiđrat ngậm nước và phân tử khối của nó.
- Dựa vào dữ kiện đề bài để tìm mối liên hệ giữa hóa trị của kim loại (hay số nhóm nitrat) và số phân tử nước
Từ đó biện luận để xác định kim loại và công thức tinh thể cần tìm.
Trang 7- Khi a = 2 và x = 6 thay vào (1) => A = R + 62.2 + 6.18 = 1840.6,099.100
=> R = 37,33 (loại)
- Khi a = 3 và x = 9 thay vào (1) => A = R + 62.3 + 9.18 = 1840.9,099.100
=> R = 56 (sắt: Fe) (nhận)
Vậy công thức của tinh thể là: Fe(NO 3 ) 3 9H 2 O.
Ví dụ 4 [ ]VII : Khử hoàn toàn 4,06 gam một oxit kim loại bằng khí CO ở nhiệt độ
cao thành kim loại Dẫn toàn bộ lượng khí sinh ra vào bình đựng dung dịchCa(OH)2 dư thấy tạo thành 7,0 gam kết tủa Nếu lấy lượng kim loại sinh ra hòa tanhết vào dung dịch Ca(OH)2 dư thì thu được 1,176 lít khí H2 (đktc) Xác định côngthức hoá học của oxit kim loại
Phân tích.
- Cặp ẩn cần biện luận là nguyên tử khối của kim loại R và hóa trị n
- Từ khối lượng của kết tủa (7 g) suy ra số mol CO 2 , CO và khối lượng của R.
- Từ khối lượng của R và thể tích H 2 ta biện luận theo hóa trị n để tính R.
TheoPTHH (1) và (2): nCO2= nCO = nCaCO3= ay = 1007 = 0,07 ml (I)
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: moxit + mCO = mR + mCO2
=> mR = 4,06 + 28.0,07 – 44.0,07 = 2,94 gam => mR = R.ax = 2,94 (g) (II)Phản ứng của kim loại với HCl:
2R + 2nHCl → 2RCln + nH2 (n là hóa trị của R trong muối RCl n ) (3)
ax nax/2 (mol)
Thep PTHH (3): nH2= nax2 = 122,176,4 = 0,0525 mol => ax = 0,105n (III)
Từ (II) và (III) suy ra: R = 28n (g/mol)
Bảng biện luận: (điều kiện: n nguyên và 0 < n < 4)
Thay n = 2 vào (III) ta được: ax = 0,0525 (IV)
Từ (I) và (IV) ta có: ay ax =00,0525,07 => y x =
4 3
Vậy công thức của oxit là: Fe 3 O 4
Trang 8 Bài tập cùng dạng.
Bài 1 [ ]II Hãy xác định công thức của một loại oxit sắt, biết rằng khi cho 32 gamoxit sắt này tác dụng hoàn toàn với khí cacbon oxit thì thu được 22,4 gam chất rắn.Biết khối lượng mol của oxit là 160 gam
Bài 2 [ ]IV Cho 11,6g một oxit kim loại phản ứng vừa đủ với 4,48 (lít) khí H2 ở
đktc thu được kim loại A Hoà tan hết lượng A trên vào dung dịch HCl dư thì thuđược 3,36 lít khí ở đktc Xác định A và oxit ban đầu
Bài 3: [ ]VI Hòa tan x gam một kim loại M trong 200 gam dung dịch HCl 7,3%
(lượng axit vừa đủ) thu được dung dịch A trong đó nồng độ của muối tạo thành là
11,96% (theo khối lượng) Tính x và xác định kim loại M.
Bài 4: [ ]VII Khử hoàn toàn 1,16 gam một oxit kim loại (X) bằng khí CO dư ở nhiệt
độ cao thu được m gam kim loại và hỗn hợp khí Y Dẫn Y vào bình đựng dung dịch
Ba(OH)2 dư thì tạo ra 3,94 gam kết tủa Mặt khác, hòa tan hết m gam kim loại trêntrong dung dịch H2SO4 loãng thấy thoát ra 0,336 lít khí (đktc) Xác định công thứccủa (X)
Bài 5: [ ]VII Khi làm nguội 1026,4 gam dung dịch bão hòa R2SO4.nH2O (trong đó R
là kim loại kiềm và n nguyên, thỏa mãn 7 < n < 12) từ 800C xuống 100C thì có395,4 gam tinh thể R2SO4.nH2O tách ra khỏi dung dịch Tìm công thức hoá học củahiđrat nói trên Biết độ tan của R2SO4 ở 800C và 100C lần lượt là 28,3 gam và 9gam
Dạng 2: BIỆN LUẬN THEO TRỊ SỐ TRUNG BÌNH (Phương pháp khối lượng mol trung bình).
Nguyên tắc áp dụng.
- Phạm vi áp dụng: Thường áp dụng để xác định 2 nguyên tố cùng hóa trị (cùngnhóm trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học), hỗn hợp các chất hữu cơ đồngđẳng, hỗn hợp 2 hợp chất có tính chất hóa học tương tự, hoặc biết số mol hỗn hợp
và số mol một nguyên tố trong hỗn hợp, thì có thể đặt một công thức đại diệncho hỗn hợp Các giá trị tìm được của chất đại diện chính là các giá trị của hỗn hợp(mhh, nhh, M hh).
Trang 9hữu cơ đồng đẳng kế tiếp thì các giá trị cần tìm ở kề dưới và kề trên của giá trịtrung bình.
+ Nếu: x.A x++y y.B= M → M là giá trị trung bình của A, B
+ Sử dụng chất ảo khi biết khối lượng hỗn hợp và số mol một nguyên tố chungtrong hỗn hợp
Các ví dụ.
Ví dụ 1 [ ]VIII Cho 14,4 gam hỗn hợp Z gồm muối cacbonat và hiđrocacbonat của
cùng một kim loại kiềm (M) phản ứng với dung dịch HCl dư, phản ứng hoàn toànthu được 2,8 lít khí CO2 (đktc) Tìm M và tính % khối lượng các muối trong Z
Phân tích:
Ta thấy: 1mol MHCO 3 hoặc 1 mol M 2 CO 3 khi tác dụng với HCl dư đều giải phóng 1 mol CO 2 Như vậy, số mol muối bằng số mol của CO 2 → tính được số mol trung bình của hỗn hợp Biện luận theo tính chất của giá trị trung bình sẽ xác định được giá trị thích hợp của M.
Hướng dẫn giải.
- Xác định M:
Theo đề bài: nCO2 = 222,,84= 0,125 mol
PTHH: MHCO3 + HCl → MCl + CO2 + H2O (1)
M2CO3 + 2HCl → 2MCl + CO2 + H2O (2)
Theo PTHH (1) và (2) ta thấy: nZ = nCO2 = 0,125 mol
=> M Z = 014,125,4 = 115,2 g/mol
Theo tính chất của trị số trung bình: M + 61 < 115,2 < 2M + 60
=> 27,6 < M < 54,2→ giá trị thỏa mãn là: M = 39
Vậy M là kim loại kali (K).
- Tính % khối lượng các muối trong Z
Gọi x, y lần lượt là số mol KHCO3 và K2CO3 trong Z (x, y > 0)
Ta có: mZ = 100x + 138y = 14,4 (I)
Theo PTHH (1) và (2): nCO2 = x + y = 0,125 (II)
Từ (I) và (II) ta được: x = 0,075 và y = 0,05 mol
Vậy, %mKHCO3 = 100 %
4 , 14
100 075 , 0
= 52,08% và %mK2CO3 = 47,92%
Ví dụ 2 [ ]IV X là hỗn hợp gồm A2SO4 và BSO4, biết khối lượng nguyên tử của Blớn hơn khối lượng nguyên tử của A là 1 đvC Cho 3,82 gam X vào dung dịchBaCl2 dư thì thu được 6,99 gam kết tủa và một dung dịch Y
a Cô cạn dung dịch Y thì thu được bao nhiêu gam muối khan
b Xác định các kim loại A và B
Phân tích:
- Do hỗn hợp 2 muối của 2 kim loại có hoá trị khác nhau nên không thể dùng một
Trang 10công thức để đại diện.
- Nếu xác định được khối lượng mol trung bình của hỗn hợp ta sẽ tìm được giới hạn khối lượng mol nguyên tử của 2 kim loại.
Hướng dẫn giải.
a) A2SO4 + BaCl2 → BaSO4 ↓ + 2ACl (1)
BSO4 + BaCl2 → BaSO4 ↓ + BCl2 (2)
+ >
+ <
=> 15,5 < A < 30 Kim loại A hóa trị I thỏa mãn điều kiện trên là Na (MA = 23) Suy ra kim loại B hóa trị II là Mg (MB = 24).
Ví dụ 3 [ ]X Cho 8 gam hỗn hợp gồm 2 hiđrôxit của 2 kim loại kiềm kế tiếp nhau
trong bảng tuần hoàn vào nước thì thu được 100ml dung dịch X
- Trung hòa 20ml dung dịch X trong axit HCl dư rồi cô cạn dung dịch thu được2,2 gam muối khan
- Cho 80ml dung dịch còn lại tác dụng với dung dịch FeClx dư thì thấy tạo thành12,96 gam kết tủa
Xác định 2 kim loại kiềm và công thức của muối FeClx
Phân tích.
- Tìm khối lượng của hỗn hợp kiềm trong 20ml và 80 ml dung dịch X
- Hai kim loại kiềm là kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn nên để đơn giản ta có thể đặt công thức chung ( R OH) đại diện cho hỗn hợp kiềm sau đó đi tìm trị số R
