(SKKN HAY NHẤT) sử dụng hệ thống bài tập có nhiều cách giải nhằm rèn luyện tư duy cho học sinh trong dạy học hóa học hữu cơ ở trường THPT

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆMĐỀ TÀI: "SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CÓ NHIỀU CÁCH GIẢI NHẰM RÈN LUYỆN TƯ DUY CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC HỮU CƠ Ở TRƯỜNG THPT"... Giải một bài toán hóa học bằng

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

ĐỀ TÀI:

"SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CÓ NHIỀU CÁCH GIẢI NHẰM

RÈN LUYỆN TƯ DUY CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC HÓA

HỌC HỮU CƠ Ở TRƯỜNG THPT"

PHẦN I: MỞ ĐẦU

I Lý do chọn đề tài

Trong dạy học hóa học, có nhiều biện pháp và phương pháp để nâng cao chất lượng

dạy học và phát triển năng lực nhận thức của học sinh Thực tế cho thấy, giải bài tập hóa

học không chỉ có tác dụng ôn tập, củng cố kiến thức đã học mà còn có tác dụng để phát

triển kiến thức, phát triển năng lực tư duy và rèn trí thông minh cho học sinh Giải một

bài toán hóa học bằng nhiều cách dưới các góc độ khác nhau có khả năng rèn tư duy cho

học sinh gấp nhiều lần so với giải bài toán bằng một cách dù cách đó là ngắn gọn nhất,

giúp cho học sinh có khả năng nhìn nhận vấn đề theo nhiều hướng khác nhau, phát triển

tư duy logic, sử dụng thành thạo và tận dụng tối đa các kiến thức đã học Để phát triển tư

duy và rèn trí thông minh cho học sinh thì việc tìm ra đáp số của bài toán hóa học là chưa

đủ mà giáo viên cần phải khuyến khích học sinh tìm nhiều cách giải cho một bài tập,

chọn cách giải hay nhất và ngắn gọn nhất Khi nói lên được ý hay, với phương pháp tối

ưu sẽ tạo cho học sinh niềm vui, sự hưng phấn, kích thích học sinh tư duy, nỗ lực suy

nghĩ để tìm ra cách giải hay hơn thế nữa

Vì vậy tôi chọn đề tài :

"Sử dụng hệ thống bài tập có nhiều cách giải nhằm rèn luyện tư duy cho học

sinh trong dạy học hóa học hữu cơ trường THPT"

Hy vọng đề tài này sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học hóa học ở trường THPT

II Mục đích nghiên cứu

- Rèn luyện tư duy đa hướng cho học sinh lớp 11,12 trường Trung học phổ thông

qua hệ thống bài tập hóa học có nhiều cách giải

- Nâng cao hiệu quả dạy học hóa học 11, 12 nâng cao trường THPT và bồi dưỡng

học sinh giỏi

III Nhiệm vụ của đề tài

- Tuyển chọn, xây dựng và sử dụng hệ thống bài toán hóa học có nhiều cách giải cho

lớp 11 nâng cao ở trường THPT

- Nghiên cứu, đề xuất phương pháp sử dụng hệ thống bài tập có nhiều cách giải một

cách có hiệu quả trong quá trình dạy học hóa học ở lớp 11, 12 nâng cao trường THPT

- Thực nghiệm sư phạm : Kiểm nghiệm giá trị của hệ thống bài toán hóa học có

nhiều cách giải và hiệu quả của các đề xuất về phương pháp sử dụng ở trường Trung học

phổ thông

IV Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu : Quá trình dạy học hóa học ở trường THPT.

- Đối tượng nghiên cứu : Hệ thống bài tập hóa học có nhiều cách giải ở lớp 11, 12

nâng cao trường THPT

V Phạm vi nghiên cứu

- Chương trình hóa học THPT : chương trình hóa học hữu cơ 11 và 12

VI Phương tiện và phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu, tham khảo các tài liệu có liên quan

- Tổng hợp, phân tích, đề xuất phương pháp giải

- Đưa ra các dạng bài tập tiêu biểu để minh họa sau đó có bài tập tương tự

VII Kế hoạch thực hiện đề tài:

Nghiên cứu thực trạng của học sinh sau khi học hoá 11và 12 và kiểm tra chất lượng để

căn cứ vào đó lập kế hoạch xây dựng đề tài từ tháng tháng 11 năm 2012

PHẦN II NỘI DUNG

I TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÀI TẬP HOÁ HỌC NHIỀU CÁCH GIẢI NHẰM RÈN

LUYỆN TƯ DUY CHO HỌC SINH HIỆN NAY Ở TRƯỜNG THPT.

Qua thực tế giảng dạy ở trường THPT Tiên Lữ chúng tôi thấy rằng: Đa số giáo viên

đã chú ý đến việc sử dụng bài tập trong quá trình giảng dạy nói chung tuy nhiên việc sử

dụng bài tập trong quá trình dạy học hóa học còn có những hạn chế phổ biến sau đây:

- Việc xác định mục đích cần đạt cho bài tập nhiều khi chỉ dừng lại ở bản thân lờigiải của bài tập mà chưa có được mục tiêu nhận thức, phát triển tư duy cho học sinh

- Khi hướng dẫn các em giải bài tập còn chạy theo số lượng, chưa khai thác hếtđược các phương pháp giải của một bài toán để từ đó giúp học sinh có thể tự học và tự

nghiên cứu dễ dàng hơn

Từ khi Bộ Giáo dục và đào tạo tổ chức thi đại học môn hóa theo phương pháp trắcnghiệm, 50 câu trong 90 phút làm cho học sinh học hóa học chỉ quan tâm đến kĩ thuật

giải nhanh toán hóa còn giáo viên chỉ chú trọng đến luyện kĩ thuật giải toán hóa nhằm tìm

ra đáp số nhanh nhất và thường chỉ giải bài hóa đó theo một cách Để xác định cách giải

nhanh nhất với giáo viên thì rất dễ, nhưng với học sinh để làm được điều này thì trong

quá trình học, học sinh phải biết được các cách khác cho 1 toán hóa Và một điều nữa là

không phải cách nhanh nhất của bài toán đã là cách nhanh nhất với em học sinh cụ thể

Vì vậy trong quá trình giảng dạy, giáo viên phải khuyến khích học sinh giải bài tập theo

nhiều cách

Xét về mặt phát triển tư duy thì việc giải được một bài toán hóa đã rèn được tư duycho học sinh, nhưng giải một bài toán hóa bằng nhiều cách có tác dụng rèn tư duy tốt hơn

nữa, đặc biệt là loại tư duy đa hướng Với mỗi cách giải nhiều khi chỉ làm nổi bật được

một hay một số khía cạnh của bài tập Giải bài tập bằng nhiều cách là một phương pháp

có hiệu quả nhằm khai thác bản chất hóa học của bài toán Cụ thể, học sinh không rập

khuôn máy móc mà linh hoạt, mềm dẻo, có khả năng nhìn nhận vấn đề, bài toán dưới

nhiều góc độ và khía cạnh khác nhau nên nắm vững được bản chất hóa học của bài hóa

II MỘT SỐ BÀI TẬP BÀI TẬP HỮU CƠ CÓ NHIỀU CÁCH GIẢI

Bài 1 : Cho hỗn hợp A gồm anken X và H2 qua Ni đung nóng , thu

được hỗn hợp B gồm 2 khí Biết B không làm mất màu dung dịch

CTPT của X và thành phần phần trăm thể tích của mỗi khí trong hỗn

hợp A.

Sơ đồ phản ứng :

CnH2n CnH2n+2 B không làm mất màu Brom

H2 H2 dư Anken X phản ứng hết

( y mol ) ( y-x mol )

-

M A = 6.2= 12 M B = 8.2= 16

Giải ( 1 ) & ( 2 ) 12x + 10y = 14y y = 3x

Thay y = 3x vào ( 2 ) ta được n = 3 CTPT của anken X là C3H6

Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )

Cách 3 : Hiệu 2 tỉ khối + Khối lượng mol trung bình + Bảo toàn khối lượng :

Cách 5 : Bảo toàn khối lượng + Sơ đồ đường chéo :

Cách 6 : Khối lượng mol trung bình + Sơ đồ đường chéo :

Cách 7 : Sơ đồ đường chéo :

Bài 2 Hỗn hợp X gồm axetilen, etan và propen Đốt cháy hoàn toàn 24,8 gam

hỗn hợp X thu được 28,8 gam nước Mặt khác 0,5 mol hỗn hợp này tác dụng

vừa đủ với 500 gam dd Br2 20% Tính thành phần phần trăm thể tích mỗi khí

Cách 1 Nhóm các phương pháp đại số

Cách 1.1.

Gọi x, y, z lần lượt là số mol của C2H2, C2H6, C3H6 trong 24,8 gam hỗn hợp X

Giả sử số mol các chất trong 0,5 mol hỗn hợp gấp k lần số mol các chất tương ứngtrong 24,8 gam hỗn hợp X

Hỗn hợp X theo đề bài là một hỗn hợp đồng nhất, tỉ lệ giữa các thành phần khí

giá trị không đổi

Gọi x, y, z lần lượt là số mol của C2H2, C2H6, C3H6 trong 1 mol hỗn hợp khí X.

Ta có hệ

x + y + z = 1

phương pháp, đồng thời cũng là một bài tập quan trọng để các em học sinh tham khảo và học tập.

Bài 3 Đốt cháy hoàn m gam toàn hỗn hợp X gồm CH4, C2H4 và C2H2,

thu được 35,2 gam CO2 và 25,2 gam H2O Giá trị của m là

A 1,24 B 12,40 C 2,48 D.

24,80

Lời giải Cách 1: Sử dụng phương pháp thông thường:

● X + O2: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O (1)

x x 2x C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O (2)

y 2y 2y 2C2H2 + 5O2 4CO2 + 2H2O (3)

z 2z z (1)(2)(3)  nCO = x + 2y + 2z = = 0,8 mol

nH2O = 2x + 2y + z = 2518,2 = 1,4 mol

Đến đây nhiều HS thấy bế tắc, vì có 3 ẩn mà chỉ có hai phương trình nên khôngthể tìm được x, y, z ? Đề ra thiếu dữ kiện (!)

Một số HS học khá hơn suy nghĩ nhận thấy rằng, để tìm m không nhất thiết phảitìm được số mol của từng chất trong hỗn hợp Từ biểu thức tính khối lượng:

m = 16x + 28y + 26z

Có thể phân tích thành:

m = 12(x + 2y + 2z) + 2(2x + 2y + z) = 12.0,8 + 2.1,4 = 12,4 gam

Cách 2: Với HS thông minh thì bài toán trên có thể giải nhanh bằng phương pháp bảo

toàn nguyên tố như sau:

Bài 4 Hỗn hợp X có tỉ khối so với hidro là 21,2 gồm propan, propen và

propin Khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X thì tồng khối lượng CO2 và H2O

thu được là:

A 20,4 gam B 18,96 gam C 16,8 gam D 18,6 gam.

z 3z 2z = 21,2 x 2 = 42,4

Gọi khối lượng CO2 và H2O thu được khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp X là m

40(x + y + z) + 2(2x + y) = 4,42

Ta nhận thấy propan, propen và propin trong phân tử đều có 3 nguyên tử C Do đó

Cách 3 Nhóm các phương pháp quy đổi

Cách 3.1 Quy hỗn hợp X về hai chất C3H8 và C3H6 với số mol tương ứng là x, y (x, y

>0)

x mol C3 H 8 44 0,4

Đến đây HS đặt ra câu hỏi là liệu có thể quy hỗn hợp X về hai chất C3H6 và C3H4

Cách 3.3 Quy hỗn hợp X về hai chất C3H6 và C3H4 với số mol tương ứng là x, y (x, y >0)

Ta có hệ:

2x = -6y

x + y = 0,1

 x = 0,12 ; y = -0,02

m = (3x + 3y) 44 + (3x + 2y) 18 = 18,96 (gam)

Như vậy trong quá trình tính toán theo phương pháp quy đổi đôi khi ta gặp số âm.

Trong trường hợp này ta vẫn tính toán bình thường và kết quả cuối cùng vẫn thỏa mãn

Bài 5 Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một axit cacboxylic A đơn chức,

cần vừa đủ V lít khí O2 (đktc), thu được 0,3 mol CO2 và 0,2 mol H2O.

A 11,2 B 6,72 C 8,96 D.

4,48

Lời giải

Cách 1 Đặt công thức phân tử của axit cacboxylic đơn chức là CxHyOz

Cách 3 Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố.

Ta có: (mol)

V = 0,3 x 22,4 = 6,72 (lít)  Đáp án B

Nhận xét : Cách thứ 3 ngắn gọn và thông minh hơn cách 1 và cách 2

Bài 6 Để trung hòa hết 12,72 gam hỗn hợp hai axit cacboxylic A và B

cần vừa đủ V ml dd NaOH 1M Cô cạn dd sau phản ứng thu được 18

gam chất rắn Giá trị của V là

Lời giải

Cách 1.

Gọi a là số mol của hỗn hợp

a ax a

Ta có hệ:

Ra + 45ax = 12,72 (1)

Ra + 67ax = 18 (2)

Nhiều học sinh thấy hệ trên không giải được vì hệ 3 ẩn, 2 phương trình nên rơi vào

trạng thái bế tắc Một số học sinh khác nhận thấy để tích V chỉ cần tìm ax Vì vậy, lấy (2)

Cách 3 Định luật bảo toàn khối lượng

a a

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m hh axit + mNaOH = m rắn + m nước  12,72 + 40.a = 18 + 18.a

 a = 0,24  V = 0,24 (lít) = 240 ml

Học sinh có tư duy làm theo cách 2 và cách 3 sẽ nhanh và ngắn gọn hơn cách 1

Bài 7 Cho hỗn hợp X gồm hai axit cacboxylic no, mạch không phân

nhánh Đốt cháy hoàn toàn 0,3 mol hỗn hợp X, thu được 11,2 lít khí

CO2 (đktc) Nếu trung hòa 0,3 mol X cần dùng 500ml dung dịch

NaOH 1M Hai axit đó là

A HCOOH, HOOC-CH2-COOH B HCOOH, CH3COOH.

CnH2n+2-x(COOH)x + kO2 (n + x) CO2 + (n + 1) H2O

CmH2m+2-y(COOH)y + k’O2 (m + y) CO2 + (m + 1) H2O

CnH2n+2-x(COOH)x + xNaOH CnH2n+2-x(COONa)x + xH2O

CmH2m+2-y(COOH)y + yNaOH CmH2m+2-y(COONa)y + yH2O

Ta có hệ :

a + b = 0,3 (1)

Cách 2 Phương pháp đại số kết hợp với biện luận

Học sinh thông minh hơn có thể nhận xét

+ Hai axit có tối đa 2 nhóm chức

+

 1 axit đơn chức và 1 axit 2 chức

Do đó có thể đặt công thức tổng quát của hai axit là : CnH2n+1COOH vàCmH2m(COOH)2

CnH2n+1COOH + NaOH CnH2n+1COONa + H2O

x y CmH2m(COOH)2 + 2NaOH CmH2m(COONa)2 + H2O

y 2y

0,2 0,2(m+2)

 n + 2m = 0  n = m = 0Vậy hai axit là HCOOH, HOOC-COOH Đáp án D

Cách 3 Phương pháp trung bình

Cách 3.1 Trong trường hợp học sinh chưa nhận xét ngay được số nhóm chức thì có thể

biện luận dựa vào công thức phân tử trung bình như sau :

Đặt công thức tổng quát của hai axit đó là R(COOH)n

R(COOH)n + nNaOH R(COONa)n + H2O

Đến đây ta có thể áp dụng cách giải đại số như cách 2 để xác định axit

Cách 3.2 Đặt công thức chung của hỗn hợp là CnH2n+2-x(COOH)x

CnH2n+2-x(COOH)x + xNaOH CnH2n+2-x(COONa)x + xH2OCnH2n+2-x(COOH)x + kO2 (n + x) CO2 + (n + 1) H2O

Bài 8 Đốt cháy m gam hỗn hợp 2 ancol no, đơn chức mạch hở liên tiếp

nhau trong dãy đồng đẳng thu được 0,3 mol CO2 và 0,5 mol H2O Tính

m.

Lời giải

Cách 1 Phương pháp thông thường

Gọi công thức của 2 ancol là CnH2n+2O và Cn+1H2n+4O với số mol lần lượt là a và b

Đặt công thức chung của hai ancol là C H2 +2O

a a a( +1)

Ta có hệ:

a( +1) = 0,5 = 1,5Khối lượng hai ancol là:

m = (14 + 18)a = 0,2(14.1,5 + 18) = 7,8 (gam)

Cách 3 Nhận xét 2 ancol no, đơn chức, khi đốt cháy 2 ancol no thì

Số mol ancol = số mol H2O – số mol CO2 = 0,2 mol

Vì 2 ancol đã cho là đơn chức  nO = 0,2 mol

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m = mC + mH + mO = 0,3.12 + 0,5.2 + 0,2.16 = 7,8 gam

hợp chất hữu cơ no bất kì để làm theo cách số 3 Học sinh học khá có thể làm theo cách số 2 Cách này sẽ hữu ích hơn

cách 3 nếu trong một bài toán khác yêu cầu tìm công thức của 2 ancol.

Bài 9 Hỗn hợp X gồm axit HCOOH và axit CH3COOH (tỉ lệ mol 1:1) Hỗn

hợp Y gồm hai ancol CH3OH và ancol C2H5OH (tỉ lệ mol 3:2) Lấy 11,13 gam

hỗn hợp X tác dụng với 7,52 gam hỗn hợp Y (có xúc tác H2SO4 đặc) thu được

m gam hỗn hợp este (Hiệu suất của các phản ứng este hóa đều đạt 80%) Tính

RCOOH + R’OH  RCOOR’ + H2O 0,2 0,2

m = 0,2.(R + R’ + 44).0,8 = 0,8 0,2(8 + 20,6 + 44) = 11,616 gam

Cách 2 Phương pháp bảo toàn khối lượng

RCOOH + R’OH  RCOOR’ + H2O

0,2 0,2 0,2

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

Cách 3 Phương pháp tăng giảm khối lượng.

Cứ 1 mol ancol tạo thành 1 mol este thì khối lượng tăng (53-18) = 35 gam

Cứ 0,2 mol ancol tạo thành 0,2 mol este thi khối lượng tăng lên là:

35.0,2 = 7 gamVậy m = (7,52 + 7).0,8 = 11,616 gam

Bài 10 Hỗn hợp A gồm một axit no đơn chức và hai axit không no đơn chức

chứa một liên kết đôi, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng Cho A tác dụng

hoàn toàn với 150 ml dung dịch NaOH 2M Để trung hòa vừa hết lượng

NaOH dư cần thêm vào 100 ml dung dịch HCl 1M, được dung dịch D Cô

cạn cẩn thận D được 22,89 gam chất rắn khan Mặt khác đốt cháy hoàn toàn

A rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng lượng dư dung

dịch NaOH đặc, khối lượng bình tăng thêm 26,72 gam Xác định công thức

phân tử của các chất trong A

Lời giải

Gọi công thức của 3 axit là CnH2n+1COOH, CmH2m-1COOH, Cm+1H2m+1COOH với số mol

tương ứng là x, y, z

Cách 1 Phương pháp thông thường

Các phản ứng hóa học xảy ra:

CnH2n+1COOH + NaOH CnH2n+1COONa + H2O

x xCmH2m-1COOH + NaOH CmH2m-1COONa + H2O

y yCm+1H2m+1COOH + NaOH Cm+1H2m+1COONa + H2O

0,1 0,1 0,1

Số mol NaOH dư là: 100.1/1000 = 0,1 mol

Số mol NaOH phản ứng với axit là : 0,15.2 – 0,1 = 0,2 mol

Khối lượng muối hữu cơ là : 22,89 – 0,1.58,5 = 17,04 gam

Theo bài ra ta có hệ

x + y + z = 0,2(14n + 68)x + (14m + 66)y + (14m + 80)z = 17,04

[(n + 1)x + (m + 1)y + (m + 2)z].44 + [(n + 1)x + my + (m+1)z].18 = 26,72 Rút gọn lại ta có :

x + y + z = 0,2 (1)14(nx + my + mz) + 2x + 14z = 3,84 (2)62(nx + my + mz) + 18x + 62z = 17,92 (3)

Vậy công thức của 3 axit là : HCOOH, C2H3COOH, C3H5COOH

Cách 2 Gọi công thức của axit no là CnH2n+1COOH : x mol

CnH2n+1COOH + NaOH CnH2n+1COONa + H2O

x x

x = 0,1

y = 0,1

n + = 2,457

Vì >2 , n nguyên n = 0, = 2,457 m1= 2, m2 = 3

Vậy công thức của 3 axit là : HCOOH, C2H3COOH, C3H5COOH

0,2 0,2Theo định luật tăng giảm khối lượng ta có:

Khối lượng axit là: 17,04 – 0,2.22 = 12,64 gam

Phản ứng đốt cháy:

0,2 0,2( +1) 0,2( )

Ta có hệ:

= 1,3  một trong 2 axit có n = 0 (HCOOH) hoặc n = 1(CH3COOH)

Xét 2 trường hợp xảy ra:

Trường hợp 1: HCOOH: 0,1 mol

m axit = 0,1.46 + 0,1(14 + 46) = 12,64

 = 2,457 m1= 2, m2 = 3

Vậy công thức của 3 axit là : HCOOH, C2H3COOH, C3H5COOH

Trường hợp 2: CH3COOH: 0,1 mol

m axit = 0,1.60 + 0,1(14 + 46) = 12,64

 = 1,457 (loại vì < 2)

Trong 3 cách, cách số 3 là nhanh nhất, nhưng không phải học sinh nào cũng làm

ngược lại

III BÀI TẬP ÁP DỤNG