Vận dụng lý thuyết Graph để rèn luyện kỹ năng tóm tắt đề bài toán Hóa Học trong dạy và học Hóa học c...

Vận dụng lý thuyết Graph để rèn luyện kỹ năng tóm tắt đề bài toán Hóa Học trong dạy và học Hóa học chương NiTơ lớp 11 THPT 1 MỤC LỤC I PHẦN MỞ ĐẦU Trang I 1 Lí do chọn đề tài 2 I 2 Mục đích nghiên cứu[.]

MỤC LỤC

I PHẦN MỞ ĐẦU: Trang

I.1 Lí do chọn đề tài 2

I.2 Mục đích nghiên cứu đề tài 2

I.3 Đối tượng nghiên cứu 2

I.4 phương pháp nghiên cứu 3

I.5 Những điểm mới của SKKN 3

PHẦN II: NỘI DUNG II.1 Cơ sở lý luận 3

II.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng SKKN 4

II 3.VẬN DỤNG LÝ THUYẾT GRAPH ĐỂ RÈN LUYỆN KĨ NĂNG TÓM TẮT ĐỀ BÀI TOÁN HÓA HỌC CHƯƠNG NITƠ LỚP 11: 5

II.3.1 Quy trình lập Graph giải của bài toán 5

II.3.2 Xây dựng các Graph đề bài toán hóa học chương nitơ lớp 11 6

II.3.2.1.1 Bài toán về tính oxi hóa – khử của nitơ 6

II.3.2.1.2 Bài toán về nhiệt phân muối nitrat 11

II.3.2.1.3 Bài toán về P2O5 tác dụng với dung dịch kiềm 13

II.3.3.Nhóm cacbon II.4 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC: 16

III KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 17

I M Ở ĐẦU

I 1 Lý do ch ọn đề tài

Các kết quả nghiên cứu về lí luận dạy học cũng như thực tiễn dạy học phổ thông những năm qua đã khẳng định chỉ có phát huy tính chủ động, tích cực của học sinh giúp học sinh biết cách học, cách tự học thì quá trình học của các em mới đạt được kết quả tốt Nhiệm vụ đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực hoá hoạt động học tập của học sinh không chỉ là định hướng mà còn đòi hỏi cần nghiên cứu xác định nguyên tắc, quy trình vận dụng của những phương pháp dạy học tích cực Việc kết hợp các phương pháp truyền thống với các phương pháp dạy học đặc thù như phương pháp mô hình hóa, phương pháp vận dụng lý thuyết Graph là một giải pháp tốt

Graph là một chuyên ngành toán học hiện đại đã được ứng dụng vào nhiều ngành khoa học khác nhau như: khoa học kỹ thuật, kinh tế học Bởi vì Graph toán học là phương pháp khoa học có tính khái quát cao, tính trực quan cụ thể, có thể mô hình hóa cấu trúc hoạt động bằng Graph, mã hóa các mối quan hệ của các đối tượng được nghiên cứu

Bên cạnh đó, Chương Nitơ lớp 11 là một phần có nhiều kiến thức khó, bài tập của phần này rất đa dạng, phong phú và chiếm một tỉ lệ cao trong các đề thi học sinh giỏi THPTQG những năm gần đây Do đó để giúp các em giải tốt bài tập phần này, phát triển

tư duy, khả năng suy luận, tính sáng tạo thì cần có bước tóm tắt đề bài toán, giúp học sinh biết vận dụng sơ đồ tóm tắt để có thể đưa ra hướng giải nhanh nhất, phù hợp nhất Xuất phát từ những lí do trên, tôi chọn đề tài

" Vận dụng lý thuyết Graph để rèn luyện kỹ năng tóm tắt đề bài toán Hóa Học

trong dạy và học Hóa học chương NiTơ lớp 11 THPT”

I 2 M ục đích nghiên cứu

Vận dụng lý thuyết Graph để rèn luyện kĩ năng tóm tắt đầu bài toán hóa học trong dạy học hóa học nhằm:

 Nâng cao khả năng sử dụng bài tập trong dạy học hóa học ở trường THPT cho giáo viên theo hướng đổi mới phương pháp giảng dạy

 Rèn luyện cho học sinh kĩ năng tóm tắt bài toán, từ đó tìm ra được hướng giải bài toán một cách hợp lí nhất, nhanh nhất

 Hình thành cho học sinh khả năng phát hiện được cái bản chất, cốt lõi của vấn đề, phát triển tư duy logic, từ đó hình thành năng lực giải quyết vấn đề trong cuộc sống

I.3 Đối tượng nghiên cứu

Xây dựng các Graph đề bài toán để rèn luyện kĩ năng tóm tắt đề bài toán trong dạy và học

hóa học Chương Nitơ lớp 11

Phạm vi nghiên cứu

Các bài tập liên quan đến Chương Nitơ lớp 11

I.4 Ph ương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu lí luận

 Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến đề tài

 Nghiên cứu lí luận về nhận thức, về tư duy

 Nghiên cứu lí luận về đổi mới phương pháp và phương tiện dạy học

 Phân tích tổng hợp

 Phân loại và hệ thống hóa

Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn

 Điều tra tình hình sử dụng bài tập trong dạy học hóa học

 Trao đổi kinh nghiệm với giáo viên về việc vận dụng lý thuyết Graph để tóm tắt đề bài toán

1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm

Học sinh chỉ cần xây dựng các đỉnh sau đó nối các đỉnh lại với nhau ta được sơ đồ bài toán

Áp dụng các định luật để giải nhanh các bài tập phù hợp với thi trắc nghiệm

II.1 C ơ sở lý luận

Vi ệt Nam từ năm 1971, giáo sư Nguyễn Ngọc Quang là người đầu tiên nghiên cứu chuyển

hóa Graph toán học thành Graph dạy học và đã công bố nhiều công trình trong lĩnh vực này Trong các công trình đó, giáo sư đã nghiên cứu những ứng dụng cơ bản của lý thuyết Graph trong khoa học giáo dục, đặc biệt trong giảng dạy hóa học Sau đó cũng đã có nhiều tác

giả đi sâu nghiên cứu trong lĩnh vực này

Năm 1980, tác giả Trần Trọng Dương đã nghiên cứu đề tài: "Áp dụng phương pháp Graph và algorit hóa để nghiên cứu cấu trúc và phương pháp giải, xây dựng hệ thống về lập công thức hóa học ở trường phổ thông"

Năm 1983, Nguyễn Đình Bào nghiên cứu sử dụng Graph để hướng dẫn ôn tập môn toán, Nguyễn Anh Châu đã nghiên cứu sử dụng sơ đồ Graph để hệ thống hóa kiến thức mà học sinh đã học trong một chương hoặc trong một chương trình nhằm thiết lập mối liên hệ các phần kiến thức đã học, giúp học sinh ghi nhớ lâu hơn

Năm 1984, Phạm Văn Tư đã nghiên cứu đề tài "Dùng Graph nội dung của bài lên lớp để

dạy và học chương Nitơ- Photpho ở lớp 11 trường phổ thông trung học" Với thành công của ông, lý thuyết Graph đã được vận dụng như một phương pháp dạy học hóa học thực sự có hiệu quả

Trong lĩnh vực dạy sinh học ở trường phổ thông, Nguyễn Phúc Chỉnh là người đầu tiên ứng dụng lý thuyết Graph trong dạy học giải phẫu- Sinh lý người (2005)

Phạm Thị My (2000) nghiên cứu "Ứng dụng lý thuyết Graph xây dựng và sử dụng sơ đồ để

tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học sinh học ở THPT"

Nguyễn Thị Ban: "Sử dụng Graph để dạy những bài về từ và tiếng việt ở THCS", "Sử

dụng Graph vào việc phân tích mối quan hệ nghĩa giữa các câu trong đoạn văn"

Phạm Minh Tâm với: "Sử dụng Graph vào dạy học địa lý lớp 12THPT" Nguyễn Mạnh Chung: "Sử dụng Graph vào dạy học địa lý lớp 12 THPT"

Phạm Thị Kim: "Sử dụng Graph để dạy những bài về câu và văn bản ở chương trình lớp 10- THPT- SGK thí điểm năm 2003"

Như vậy , chúng ta thấy việc vận dụng lý thuyết Graph vào quá trình dạy học ở nước ta đã bước đầu được quan tâm và ngày càng thu hút được sự chú ý của nhiều nhà sư phạm cùng đông đảo các thầy cô giáo

Nhi ệm vụ của đề tài

 Tìm hiểu tổng quan về lý thuyết Graph

 Nghiên cứu quy trình xây dựng Graph và ứng dụng vào việc xây dựng các Graph đề bài toán hóa học

II 2 Th ực trạng

II 2.1 Thu ận lợi –khó khăn

II 2.1.1 Thu ận lợi

- Đối với học sinh THPT, các em cũng đã trưởng thành nên ý thức, động cơ học tập tương đối cao

- Đội ngũ giáo viên đạt chuẩn, trẻ, nhiệt tình, thân thiện, luôn quan tâm giúp đỡ học sinh nhằm giúp các em học sinh có nhiều cơ hội để nắm bắt thông tin, tìm kiếm các dạng bài tập mới và các các phương pháp giải bài tập một cách nhanh chóng và dễ dàng

II 2.1.2 Khó kh ăn

Học sinh còn bị ảnh hưởng bởi cách truyền thụ trước đây, nên ỷ lại, lười suy nghĩ, không chuẩn bị bài ở nhà, trong giờ học thì lơ là không tập trung, làm giảm khả năng tư duy của

học sinh.Bên cạnh đó phần lớn HS của trường là trung bình và yếu chưa có khả năng tự nghiên

cứu, tìm tòi, việc áp dụng phương pháp này cần phải có một thời gian nhất định

II 2.2 Thành công và hạn chế

II 2.2.1 Thành công: Dựa vào phương pháp này, giúp HS khá, giỏi giải được các bài tập trắc nghiệm một cách nhanh nhất.Đối với học sinh trung bình và yếu dần hiểu được bản chất của vấn đề bài toán, biết cách tư duy để tự tìm ra cách giải của một bài toán

II 2.2.2 Hạn chế: Phần lớn HS của trường là HS trung bình và yếu nên việc áp dụng

phương pháp này phải có thời gian để rèn cho các em

II 2.2.3 Mặt mạnh – mặt yếu

Mặt mạnh: Giúp HS giải nhanh các bài tập trắc nghiệm

Mặt yếu: Nếu chỉ áp dụng trong các tiết luyện tập việc áp dụng đề tài này còn khó khăn

II 2.2.4 Nguyên nhân và yếu tố tác động

- Phần lớn học sinh lười học , thiếu sự tìm tòi sáng tạo trong học tập, không có sự phấn đấu vươn lên, có thói quen chờ đợi phụ thuộc vào giáo viên, bạn bè

- Giáo viên chưa thực sự quan tâm đến tất cả đối tượng học sinh trong cả lớp, ngoài ra việc kiểm tra đánh giá còn chưa thật nghiêm túc, chưa có tác dụng khích lệ học sinh trong học tập, một bộ phận nhỏ thì các em không xác định được mục đích của việc học Các em chỉ đợi đến khi lên lớp, nghe giáo viên giảng bài rồi ghi vào những nội dung đã học sau đó về nhà lấy tập ra “học vẹt” mà không hiểu được nội dung đó nói lên điều gì Chưa có phương pháp và động cơ học tập đúng đắn

II.3 CÁC GIẢI PHÁP ĐÃ SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

VẬN DỤNG LÝ THUYẾT GRAPH ĐỂ RÈN LUYỆN KĨ NĂNG TÓM TẮT ĐỀ BÀI TOÁN HÓA HỌC TRONG DẠY VÀ HỌC HÓA HỌC CHƯƠNG NITƠ LỚP 11 II.3.1 Quy trình lập Graph giải của bài toán

Bước 1: Xác định nội dung đỉnh: đó là những số liệu nằm trong thành phần của

những điều kiện tường minh và ẩn được bổ sung, là các thao tác biến hóa (phương tiện giải hay các phép tính toán) để biến bài toán ban đầu thành những bài toán trung gian

Bước 2: Dựng đỉnh Mã hóa kiến thức chốt Thực chất là tóm gọn lại nội dung của

các kiến thức chốt vừa tìm bằng các kí hiệu, các chữ viết tắt, các hình vẽ…Mã hóa kiến thức chốt giúp ta rút gọn được Graph, làm cho nó đỡ cồng kềnh mà vẫn dễ hiểu

Ví dụ: “hỗn hợp” ghi “hh”, “dung dịch” ghi “dd”

“chất rắn” hay “kết tủa” biễu diễn bằng dấu “ ”, “chất khí” biễu diễn bằng “ ”  

- Biễu diễn các chất tạo thành trong bài toán bằng công thức cụ thể chứ không nên ghi tạo thành chất A, chất B…

- Đặt các số liệu cho và tìm vào vị trí các đỉnh, các số liệu có thể được tính sẵn ra số mol Xếp đỉnh: dữ kiện “cho” nằm ở phía trái hoặc phía trên, “cái cần tìm” nằm ở bên phải hoặc phía dưới tùy thuộc vào bản chất, đặc điểm của từng bài mà chúng ta sắp xếp cho khoa học, thẩm mĩ, thể hiện được sự phát triển logic của bài toán

Lưu ý: các quy ước mã hóa phải đơn giản, dễ hiểu để học sinh nào cũng có thể đọc được

Bước 3: Lập cung Nối các đỉnh với nhau bằng mũi tên để diễn tả mối quan hệ phụ

thuộc giữa các đỉnh với nhau, thể hiện được chiều hướng phát triển của bài toán

Bước 4: Hoàn thiện Graph

Lưu ý: để các Graph giải đơn giản hóa, ta có thể lược bỏ những số liệu "cho",coi như hiểu ngầm, và chỉ giữ lại những số liệu tham gia trực tiếp vào phép biến đổi

II.3.2 Xây dựng các Graph đề bài toán hóa học điển hình về chương nitơ lớp 11 II.3.2.1 Nhóm Nit ơ

II.3.2.1.1 Bài toán v ề tính oxi hóa – khử của nitơ

Bài 1 Để m gam sắt ngoài không khí, sau một thời gian thu được hỗn hợp B có khối lượng 12 gam bao gồm Fe và các oxit FeO, Fe2O3, Fe3O4 Cho B tác dụng hoàn toàn với 200ml dung dịch HNO3 aM loãng thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc) Tính m và nồng độ mol

aM của dung dịch HNO3 đã dùng

 Graph tóm tắt

Hướng dẫn: Coi hỗn hợp B chỉ chứa Fe (x mol) và O(y mol)

 56x + 16y = 12

Áp dụng ĐLBT mol e  3x =2y +0,3  m =10,08 g

BT nguyên tố N a = 3,2M

Fe: m (g) +O2(kk)

hhB: 12g Fe FeO

Fe2O3

Fe3O4

200ml dd HNO3aM

nNO: 0,1 mol

m = ?

a = ?

Fe3+

Bài 2 Cho 3,51 gam Al tỏc dụng vừa đủ với 2 lớt dung dịch HNO3 thỡ thu được hỗn hợp khớ A gồm NO và N2 cú tỉ khối đối với hidro là 14,75.Tớnh thể tớch mỗi khớ sinh ra ( đktc)?

* Graph túm tắt::

Hướng dẫn: Sử dụng pp đường chộo  nNO = nN2 =a mol

BT mol e  a =0,03 mol  VNO =V N2 0, 672 ớtl = 0,672 lớt

Bài 3 Hũa tan hoàn toàn 1,23 gam hỗn hợp X gồm Cu và Al vào dung dịch HNO3 thu được 0,448 lớt khớ NO (sản phẩm khử duy nhất ở điều kiện tiờu chuẩn) và dung dịch Y Sục từ từ khớ NH3 (dư) vào dung dịch Y, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam kết tủa Tớnh thành phần phần trăm về khối lượng của Cu trong hỗn hợp X và giỏ trị của m?

 Graph túm tắt:

Hướng dẫn: Ta cú nAl = x, n Cu = y 27x + 64y =1,23 (1)

BT mol e  3x + 2y = 0,06 (2)

 %Cu = 78,05%

BT nguyờn tố Al  nAl(OH)3 = nAl = 0,01 mol m =0,78g

Bài 4:Trộn 0,54 g bột Al với hỗn hợp bột Fe2O3 và CuO rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhụm trong điều kiện khụng cú khụng khớ một thời gian, được hỗn hợp rắn X.Hũa tan X trong dung dịch HNO3 đặc, núng dư thỡ thu được V lớt NO(SPkhử duy nhất) Tỡm V

Al: 3,51 g

NO

N2

= 14,75

=?

2

N

V 2

A H d

1,23g hhX

Cu Al +HNO3 đặc, nóng

nNO= 0,02 mol

Al(NO3)3

%Cu/X = ?

m = ?

Graph tóm tắt:

Hướng dẫn: Từ sơ đồ ta thấy chất nhường e là Al và chất nhận e là HNO3

Bảo toàn mol e 

2

NO

V =1,344 lít

Bài 5 Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu ( tỉ lệ mol 1:1) bằng axit HNO3 thu được

V lít hỗn hợp khí X gồm NO và NO2, dung dịch Y ( chỉ chứa 2 muối và axit dư) Tỉ khối của X đối với H2 bằng 19 Xác định giá trị của V?

 Graph tóm tắt:

Hướng dẫn: Ta có 64a + 56a =12  a =0,1 mol

Áp dụng pp đường chéo  nNO = nNO2 = x mol

BT mol e  4x = 0,5  x = 0,125 mol  V = 5,6 lít

Bài 6 Cho 0,28 mol Al vào dung dịch HNO3 dư, thu được khí NO và dung dịch chứa 62,04 gam muối Tính số mol NO thu được?

 Graph tóm tắt:

Cu: a mol

Fe: a mol

+HNO3

dd Y

Cu(NO3)2 Fe(NO3)3 12g hh

V lít hh X NO

NO2

HNO3d­

V = ?

=19

2

X H

d

0,54 g Al

hh X

Fe+32O3, CuO

+2

Hướng dẫn: = 0,28 mol  m Al(NO3)3 = 59,94 < 62,04

3 3

( )

Al NO Al

 tạo cả muối NH4NO3

 n NH NO4 3 = (62,08 – 59,64)/80 = 0,03

 BT mol e  nNO = 0,2

Bài 7 Hòa tan m gam Cu trong dung dịch HNO3 thu được 1,12 lít hỗn hợp khí X gồm NO

và NO2 (ở điều kiện tiêu chuẩn) Tỉ khối của X so với H2 là 16,6 Xác định giá trị của m?

 Graph tóm tắt:

Giải tương tự bài 2  Đáp số: m = 4,16 gam

Bài 8 Hòa tan hỗn hợp gồm 0,05mol Ag và 0,03 mol Cu vào dung dịch HNO3 thu được hỗn hợp khí A gồm NO và NO2 có tỉ lệ mol tương ứng là 2:3 Thể tích hỗn hợp khí A ở đktc là bao nhiêu?

 Graph tóm tắt:

0,28 mol Al

+HNO3

62,04 g Al(NO3)3

NH4NO3

x = ?

m (g) Cu

=16,6

m = ?

2

X H

d

Cu+2

hh

Ag:0,05 mol

Cu: 0,03 mol

+ V lít hh khí NO: 2x mol

NO2: 3x mol

V = ? + HNO3 Ag

+

Cu+2

Hướng dẫn: BT mol e  V = 1,3664 lít

Bài 9 Chia hỗn hợp X gồm Mg, Al, Zn thành hai phần bằng nhau:

Phần 1: tác dụng với HCl dư thu được 0,15 mol H2

Phần 2: cho tan hết trong dung dịch HNO3 dư thu được V lít NO ( duy nhất) Tính giá trị của V?

 Graph tóm tắt:

Hướng dẫn: BT mol e  V =2,24 lít

Bài 10 Khử một lượng Fe2O3 bằng H2 thu được 2,7 gam nước và sinh ra hỗn hợp A gồm

Fe, FeO, Fe3O4 và Fe2O3 Hòa tan A trong dung dịch HNO3 thì chỉ tạo ra V lít khí NO là sản phẩm khử duy nhất Giá trị của V( đktc) là bao nhiêu?

 Graph tóm tắt:

Zn

1/2X + HCl d­

+ H NO

3 d­

2,7 gam H2O

hh A

Fe FeO

Fe2O3

Fe3O4

V lít NO

V = ?

+H2

+ HNO3

Hướng dẫn: Ta có nH2 =nH2O  BT mol e nNO = 0,1 mol  V =2,24 lít

II.3.2.1.2 Bài toán về nhiệt phân muối nitrat

Bài 1.Nung nóng 66,2 gam Pb(NO3)2 thu được 55,4 gam chất rắn Tính hiệu suất phản ứng phân hủy?

 Graph tóm tắt:

Hướng dẫn: Áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng  mPb(NO3)2pứ =33,1g

 33,1 100 50%

66, 2

Bài 2 Nhiệt phân hoàn toàn 34,65 gam hỗn hợp gồm KNO3 và Cu(NO3)2 thu được hỗn hợp khí X Tỉ khối của X so với khí hidro bằng 18,8 Khối lượng Cu(NO3)2 trong hỗn hợp ban đầu là bao nhiêu?

 Graph tóm tắt:

Đáp số: mCu(NO 3 ) 2 = 9,4g

34,65 g hh

hh X

NO2

=18,8

= ? KNO3

Cu(NO3)2

t0

O2

2

X H

d

3 2

Cu(NO )

m

0 C

H%