SKKN Hướng dẫn học sinh hình thành kỹ thuật xử lý bài toán hóa khó về đồ thị trong đề thi THPT

SKKN Hướng dẫn học sinh hình thành kỹ thuật xử lý bài toán hóa khó về đồ thị trong đề thi THPT SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HOẰNG HÓA 3 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH HÌNH TH[.]

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT HOẰNG HÓA 3

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

HƯỚNG DẪN HỌC SINH HÌNH THÀNH KỸ THUẬT XỬ

LÝ BÀI TOÁN HÓA KHÓ VỀ ĐỒ THỊ

TRONG ĐỀ THI THPT

Người thực hiện: Lê Văn Cường Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc lĩnh mực (môn): Hóa Học

THANH HOÁ NĂM 2018

MỤC LỤC PHẦN A : MỞ ĐẦU

I.Lí do chọn đề tài

II.Mục đích nghiên cứu

III.Đối tượng nghiên cứu.

IV Phương pháp nghiên cứu.

V Thực trạng vấn đề nghiên cứu

1 1 1 1 1 2

PHẦN B : NỘI DUNG

I CƠ SỞ LÝ LUẬN

Một số khái niệm toán học về đồ thị

II HƯỚNG DẪN HỌC SINH HÌNH THÀNH KỸ THUẬT GIẢI TOÁN HÓA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ TRONG CÁC ĐỀ THI THPT

1.Phân tích và hướng dẫn học sinh kỹ năng giải toán hóa bằng phương

pháp đồ thị………

2.Một số dạng bài tập cơ bản………

3.Hướng dẫn học sinh chuyển những bài toán đồ thị phức tạp

thành những bài toán đơn giản………

4 Một số bài tập vận dụng………

3 3

4 4

8 14

PHẦN C : KẾT LUẬN

1 Kết luận………

2 Kiến nghị………

18 18

TÀI LIỆU THAM KHẢO Ghi chú:

- Ở mục I.(Phần B) Tác giả tham khảo tài liệu số 1

- Ở mục II.2(Phần B).Tác giả tham khảo tài liệu số 10và có bổ sung

- Ở mục II.3(Phần B) Tác giả tham khảo tài liệu số 2

- Ở Ví dụ 1 phần II.3 Tác giả tham khảo tài liệu số 3

- Ở Ví dụ 2 phần II.3 Tác giả tham khảo tài liệu số 4

- Ở Ví dụ 3 phần II.3 Tác giả tham khảo tài liệu số 5

- Ở Ví dụ 4 phần II.3 Tác giả tham khảo tài liệu số 6

- Ở Ví dụ 5 phần II.3 Tác giả tham khảo tài liệu số 7

- Ở Ví dụ 6 phần II.3 Tác giả tham khảo tài liệu số 8

- Ở Ví dụ 7 phần II.3 Tác giả tham khảo tài liệu số 9

- Ở Ví dụ 8 phần II.3 Tác giả tham khảo tài liệu số 12

- Ở Ví dụ 9 phần II.3 Tác giả tham khảo tài liệu số 13

- Ở mục phần II.4(Phần B) Tác giả tham khảo tài liệu số 11

***********************

[1].Sách Giáo khoa môn toán lớp 7,10,12 Bộ Giáo dục và Đào tạo

[2].Trang : https://dethi.violet.vn

[3].Đề thi thử THPTQGChuyên vinh lần 2 năm 2018

[4].Đề thi thử THPTQG Chuyên Phan Bội châu Nghệ An lần 1 năm 2018

[5] Đề thi thử THPTQG Chuyên ĐSHP Hà nội lần 3 năm 2018

[6] Đề thi thử THPTQG SGD_ĐT Nam Định lần 2 năm 2018

[7].Đề thi thử THPTQG Chuyên Vinh lần 3 năm 2018

[8] Đề thi khảo sát tháng 3 của trường THPT Yên Lạc –Vĩnh Phúc năm 2018 [9] Đềthi Đại học Khối A- 2012 của BGD và ĐT

[10] SKKN của tác giảXây dựng phương pháp sử dụng đồ thị để giải toán hóa

năm 2015

[11] Trang : https://dethi.violet.vn ( Phần THPT môn hóa lớp 12)

[12] Đềthi Đại học Khối A- 2014 của BGD và ĐT

[13] Đềthi thử THPT QG năm 2015 của BGD và ĐT

A MỞ ĐẦU

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:

Trong quá trình giảng dạy cho học sinh nhiệm vụ đặt ra cho giáo viên là làm sao có thể giúp học sinh hiểu và nắm bắt vấn đề một cách nhanh nhất, hiệu quả nhất qua đó phát triển tư duy cho học sinh, giúp học sinh có thể phát triển tư duy một cách tốt nhất đặc biệt là trong bộ môn hóa học ( môn khoa học nghiên cứu và sáng tạo) Việc vận dụng các kiến thức lý thuyết vào trong các bài tập là một quá trình rất tốt để học sinh có thể phát triển tư duy cho học sinh, đặc biệt trong quá trình đó việc vận dụng liên môn vào trong các bài tập là điều vô cùng quan trọng và cần thiết để phát triển tư duy cho học sinh

Vậy để học sinh có những kỹ năng như thế ngoài tự học, tự sáng tạo của học sinh thì giáo viên cũng phải cung cấp cho học sinh những kiến thức cũng như những phương pháp làm bài tập một cách có hiệu quả đặc biệt là trong quá trình học sinh thi các kỳ thi quan trọng

Trong đó có một số có một số bài tập hóa có thể vận dụng kiến thức toán để giải quyết một cách tổng quát và cho những kết quả tối ưu phù hợp với mục đích giảng dạy bộ môn cũng như đáp ứng cho phương pháp thi trắc nghiệm và xu hướng của các đề thi Nhưng với kiến thức học sinh để thiết lập được phương pháp đó cần phải có sự hướng dẫn của giáo viên Vì vậy thực tế yêu cầu cần thiết người giáo viên đặt vấn đề và hướng dẫn cho học sinh hình thành phương pháp và hệ thống các dạng bài tập cho học sinh Với ý định đó, trong sáng kiến kinh nghiệm (SKKN) này tôi muốn hướng dẫn học sinh kỹ thuật xử lý một bài toán hóa khó bằng phương pháp đồ thị Dĩ nhiên phương pháp này nó là sự kết hợp giữa lý thuyết mà học sinh tiếp thu được trong quá trình học tập ở phổ thông

II.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:

Tuyển chọn, hướng dẫn học sinh kỹ thuật giải một bài toán hóa có liên quan tới

đồ thị (môn toán học) nhằm nâng cao kỹ năng xử lý những bài tập từ đơn giản đến phức tạp, góp phần phát triển tư duy phục vụ cho học sinh trong các kỳ thi đồng thời nâng cao chất lượng dạy học hoá học phổ thông

III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:

Đối tượng nghiên cứu: Bài tập hóa học phổ thông liên quan tới đồ thị (toán học)

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

+ Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

+ Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

V THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU:

*Thực trạng :

Hiện nay trong công cuộc đổi mới toàn diện giáo dục việc dạy học ở trường phổ thông yêu cầu giáo viên phải dạy làm sao cho học sinh có khả năng phát triển tư duy một cách đầy đủ và sâu sắc nhất tránh tình trạng học vẹt học

tủ Đặc biệt là vấn đề áp dụng các môn học khác nhau vào bộ môn hóa, để học sinh thấy được mối quan hệ với nhau giữa các môn học, chúng trợ giúp nhau để

môn học phong phú tránh nhàm chán cho học sinh Mặt khác trong quá trình vận dụng các môn học khác nhau sẽ giúp học sinh tư duy nhanh hơn, giải quyết bài toán một cách nhanh chóng và đạt kết quả cao hơn

Vì vậy trong quá trình giảng dạy giáo viên phải đưa ra những phương pháp giải quyết vấn đề một cách hữu hiệu, thông qua đó học sinh thi sẽ cho kết quả cao hơn và hiểu sâu sắc hơn

*Kết quả, hiệu quả:

Với thực trạng nêu trên với những học sinh có kiến thức tốt, thông minh sẽ giải quyết bài toán thiên về phương pháp truyền thống, điều này có nghĩa là học sinh vẫn có thể làm ra nhưng mất thời gian và không hiệu quả Từ đó ta thấy việc học sinh tự tìm hiểu các kiến thức mới và tự tìm ra phương pháp giải các bài tập của

Trước tình hình đó của học sinh tôi thấy cần thiết phải hình thành cho học sinh thói quen khi học xong các kiến thức cần phải hướng dẫn học sinh kỹ thuật

xử lý những bài toán hóa phức tạp, khó thành những bài toán đơn giản hiệu quả

Do đó trong quá trình giảng dạy tôi có đưa ra kỹ thuật xử lý bài toán hóa đồ thị:

Hướng dẫn học sinh hình thành kỹ thuật xử lý bài toán hóa khó về đồ thị trong đề thi THPT

Trong sáng kiến kinh nghiệm này tôi muốn đưa ra một trong những phần kiến thức cơ bản và một số dạng bài tập cơ bản phù hợp với một số kỳ thi Nội dung được thiết lập và được sử dụng có hiệu quả, nó được hình thành phát triển

và mở rộng thông qua nội dung kiến thức, sự tích lũy thành những kiến thức căn bản nhất cho học sinh trong chuyên đề

B CÁC BIỆN PHÁP THỰC HIỆN:

Giáo viên sẽ tiến hành hình thành cho học sinh sau khi học sinh đã nghiên cứu được hầu hết các kiến thức lý thuyết và đi vào giai đoạn ôn thi thpt quốc gia

I CƠ SỞ LÝ LUẬN:

Một số khái niệm toán học về đồ thị oxy

1 Định nghĩa :

Đồ thị của hàm số y = f(x) là tập hợp các cặp giá trị tương ứng (x ; f(x)) trên mặt phẳng tọa độ

2 mặt phẳng tọa độ Oxy:

* Ox :trục hoành

* Oy : trục tung

* O : gốc tọa độ

* ( I) góc phần tư thứ I, (II) góc phần tư thứ iI,( III) góc phần tư thứ III,( IV) góc phần tư thứ IV

3 Biểu diễn tọa độ một điểm A trên mặt phẳng tọa độ Oxy:

Ta có : A(xA ; yA) trong đó : xA: hoành độ của điểm A yA: hoành độ của điểm

A

4 Điểm cực đại -cực tiểu

* Điểm cực đại: Trên tập xác định (TXĐ) khi ứng với giá trị xA ta thu được yA đạt giá trị lớn nhất

* Điểm cực tiểu: Trên tập xác định (TXĐ) khi ứng với giá trị xA ta thu được yA đạt giá trị nhỏ nhất [1]

II HƯỚNG DẪN HỌC SINH HÌNH THÀNH KỸ THUẬT GIẢI TOÁN HÓA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ TRONG CÁC ĐỀ THI THPT

1.Phân tích và hướng dẫn học sinh kỹ năng giải toán hóa bằng phương pháp

đồ thị:

* Để làm được các bài toán đồ thị trong hóa học yêu cầu học sinh phải:

- Nắm được bản chất hóa học xảy ra trong bài toán

- Đọc được đồ thị:

+ Xác định các giai đoạn hóa học xảy ra trên đồ thị

+ Xác định các điểm nhạy cảm trên đồ thị: Điểm cực đại – cực tiểu; các đại lượng biến đổi hoặc không đổi

- Sử dụng công cụ toán học: tỉ lệ, đồng dạng, tỉ lệ trên phản ứng hóa học

để xử lý bài toán

2 Một số dạng bài tập cơ bản:

Để xử lý được những bài toán đồ thị phức tạp yêu cầu học sinh phải nắm bắt và tiếp thu được những bài toán cơ bản trước

Bài toán 1: Cho từ từ CO2 vào dung dịch chứa NaOH x mol, Ca(OH)2 y mol

a Hãy viết các quá trình hóa học xảy ra ? và cho biết hiện tượng

b Vẽ đồ thị biểu diễn số mol kết tủa và số mol CO2 trong quá trình phản ứng?

Lời giải:

a Các quá trình xảy ra lần lượt như sau:

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O (1)

mol y y y

CO2 + 2NaOH   Na2CO3 + H2O (2)

mol x/2 x x/2

CO2 + Na2CO3 + H2O  2NaHCO3 (3)

mol x/2 x/2 x

CO2 + CaCO3 + H2O   Ca(HCO3)2 (4)

mol y y y

Hiện tượng:

+ Ban đầu có kết tủa, kết tủa tăng dần đến cực đại (hết phản ứng 1, lượng CO2 cần thêm vào nCO2 = y)

+ Kết tủa không đổi (phản ứng 2,3 xảy ra, lượng CO2 thêm vào thêm nCO2 = x) + Sau đó kết tủa tan dần đến hết ( phản ứng 4, lượng CO2 thêm vào thêm là nCO2

= y mol)

b Xây dựng đồ thị biểu diễn số mol kết tủa và số mol CO2 cho vào dựa vào nhận xét và các phản ứng trên:

số mol CaCO 3

y

a

0 a y x+y ( x+2y-a) x+2y số mol CO 2

Sau khi xây dựng xong bài toán tổng quát, giáo viên có thể phân tích bài tập thành những hệ quả để dễ vận dụng:

-Hệ quả 1.1: Nếu bài tập chỉ cho CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 thì đồ thị thế nào?

- Tức là bài toán này không cho NaOH nên đoạn đồ thị số mol kết tủa không đổi, nên ta bỏ đoạn này ( x = 0) thì được đồ thị:

số mol CaCO 3

số mol CaCO3

y

a

0 a y 2y-a 2y số mol CO 2

- Hệ quả 1.2: Điều kiện để có kết tủa tạo thành 0 < nCO2< nNaOH + 2nCa(OH)2

- Hệ quả 1.3: Khi số mol CO2 cho vào thuộc [ nCa(OH)2; nCa(OH)2+ nNaOH ] thì kết tủa đạt giá trị lớn nhất nCaCO3 = nCa(OH)2

- Hệ quả 1.4: Khi bài toán dẫn CO2 vào dung dịch ta thu được kết tủa a thì ứng với nó có 2 giá trị:

+ nCO2 = n( kết tủa) ( CO 2 thiếu sau phản ứng 1, 0<n CO2 <y)

+ nCO2 = n OH - n(kết tủa)( CO 2 dư sau phản ứng 3, dung dịch sau còn HCO 3 - , x+ y<n CO2 <x+2y)

Bài toán 2: Bài toán cho từ từ H+ vào dung dịch chứa đồng thời CO32- và HCO3

-a Viết các phương trình phản ứng, nêu các hiện tượng

b.Vẽ đồ thị biểu diễn sự biến thiên số mol H+ và số mol CO2 thoát ra

Lời giải:

- Trước hết học sinh thấy được bản chất của các quá trình hóa học xảy ra ở đây là: Giả sử số mol CO32- là x, HCO3- là y trong dung dịch

+ Ban đầu: H+ + CO32-   HCO3- (1)

mol x x x

+ Sau đó : H+ + HCO3-   CO2 + H2O (2)

mol x+y x+y x+y

- Hiện tượng: Ban đầu không có khí thoát ra ( nCO2= 0),sau một thời gian có khí thoát ra Ta có đồ thị là:

số mol CO 2

x+y

a-x

số mol H +

0 x a 2x+y

- Hệ quả 2.1:

+ Trong trường hợp a x thì không có khí thoát ra

+ Nếu x a < 2x+y thì số mol CO 2 thoát ra là a-x mol

+ Nếu a 2x+ y thì số mol CO 2 thoát ra không đổi và bằng 2x+y

Bài toán 3: Cho từ từ dung dịch kiềm (OH-) vào dung dịch X chứa H+ (x mol)

và Al3+ ( y mol)

a Hãy viết các quá trình hóa học xảy ra ? và cho biết hiện tượng

b Vẽ đồ thị biểu diễn số mol kết tủa và số mol OH- trong quá trình phản ứng?

Lời giải:

a Các phản ứng xảy ra lần lượt theo các thứ tự sau:

OH- + H+   H2O (1)

mol x x

3OH- + Al3+   Al(OH)3 (2)

mol 3y y y

OH- + Al(OH)3 [ Al(OH)4]- (AlO2-) (3)

mol y y y

Hiện tượng:

- Ban đầu không có kết tủa : phản ứng 1, khi nOH  = x

- Sau đó kết tủa tăng dần đến cực đại: phản ứng 2, khi thêm tiếp nOH = 3y

- Tiếp tục kết tủa tan dần đến hết: phản ứng 3, khi thêm tiếp nOH = y

b Dựa vào hiện tượng hóa học xảy ra ta có thể lập đồ thị như sau:

số mol Al(OH) 3

y

a

số mol OH

-0 x x+3a x+3y x+4y-a x+4y

- Hệ quả 3.1: Từ đây ta cũng có thể có bài toán nhỏ khác là: cho từ từ OH- vào dung dịch chứa Al3+ Vậy đồ thị không chứa đoạn 0x ở bài toán 3, từ đó ta có đồ thị sẽ là:

số mol Al(OH) 3

y

a

0 3a 3y 4y-a 4y số mol OH

Hệ quả 3.2: Để bài toán có nghiệm kết tủa thí số mol OH- thuộc ( x; x+4y)

- Hệ quả 3.3: Để thu được kết tủa lớn nhất thì nOH = x+3y

- Hệ quả 3.4: Để đạt giá trị kết tủa bằng a ta có 2 nghiệm phù hợp:

+ số mol OH- = x+3a (OH- hết sau phản ứng 2, x <nOH<x+3y)

+ số mol OH- = x+4y-a (OH- dư sau phản ứng 2, x+3y<nOH<x+4y )

Bài toán 4: Cho từ từ dung dịch H+ vào dung dịch X chứa OH- x mol, AlO2- y mol

a Hãy viết các quá trình hóa học xảy ra ? và cho biết hiện tượng

b Vẽ đồ thị biểu diễn số mol kết tủa và số mol H+ trong quá trình phản ứng?

Lời giải:

- Từ bài toán 3 ,Ta thấy bài toán 4 là ngược nhau:

a Các phản ứng xảy ra lần lượt là:

H+ + OH-   H2O (1)

mol x x

H+ + AlO2- + H2O   Al(OH)3 (2)

mol y y y

3H+ + Al(OH)3 Al3+ + 3H2O (3)

mol 3y y y

- Hiện tượng:

Ban đầu không có kết tủa: phản ứng 1, khi nH = x

Sau đó kết tủa tăng dần đến cực đại: phản ứng 2, khi thêm tiếp nH = y Tiếp tục kết tủa tan dần đến hết: phản ứng 3, khi thêm tiếp nH =3y

b Dựa vào phân tích hiện tượng ta có đồ thị như sau:

số mol Al(OH) 3

y

a

số mol H +

0 x x+a x+y x+4y-3a x+4y

- Hệ quả 4.1: Từ đó ta thấy nếu bài toán cho H+ vào dung dịch chứa AlO2- mà không chứa OH- thì đoạn 0x trong bài toán 3 sẽ không có, vậy ta có đồ thị là:

số mol Al(OH) 3

y

a

a y 4y-3a 4y

- Hệ quả 4.2: Điều kiện để có kết tủa là: x < nH< x+4y

- Hệ quả 4.3: kết tủa đạt giá trị lớn nhất khi nH = x+y và nAl(OH) = y

3

- Hệ quả 4.4: Ta thấy khi nAl(OH)3 = a thì luôn có 2 nghiệm của H+ thõa mãn: + nH = x + a ( H+ sau phản ứng thứ 2, x< nH< x+y)

+ nH = x+ 4y -3a ( H+ dư sau phản ứng thứ 2, x+y < nH< x+4y)

* Nhìn chung: Muốn giải quyết bài toán bằng đồ thị thì trước hết phải yêu cầu

học sinh hiểu được bản chất các quá trình hóa học xảy ra, từ đó xây dựng đồ thị biểu diễn sự biến thiên của 2 đại lượng nào đó trong phản ứng hóa học Từ đồ

thị ta có thể đưa ra các hệ quả để vận dụng trong các bài toán cụ thể khác nhau

để có thể vận dụng một cách linh động trong các trường hợp khác nhau.[10] 3.Hướng dẫn học sinh chuyển những bài toán đồ thị phức tạp thành những bài toán đơn giản

- Khi gặp những bài toán hóa mà đồ thị phức tạp trước hết học sinh phải chuyển chúng thành bài toán cơ bản bằng các phép biến đổi,quy đổi, phân tích bản chất hóa học

- Phải phân tích rõ được các quá trình hóa học xảy ra tương ứng với đồ thị, phân tích được các mốc quan trọng trên đồ thị

- Sử dụng tỉ lị gữa các đại lượng trên đồ thị để giải quyết bài toán

Ví dụ 1.Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp Al, Fe2O3, Cr2O3sau một thời gian thu được hỗn hợp chất rắn X Chia X thành 2 phần bằng nhau Hòa tan hoàn toàn phần 1 trong dung dịch H2SO4đặc, nóng, dư, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 2,016 lít khí SO2(sản phẩm khử duy nhất, đktc) Hòa tan hết phần 2 trong 400 ml dung dịch HNO32M, thu được dung dịch Y và khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N+5) Cho từ từ dung dịch NaOH 1M đến dư vào Y thu được kết quả như hình vẽsau:

Khối lượng Cr2O3trong hỗn hợp ban đầu là

Lời giải:

*Nhận xét: Nhìn vào bài toán học sinh thấy không liên quan tới những bài toán

cơ bản đã học Vậy để giải quyết bài toán này:

-Phân tích bản chất hóa học đã xảy ra trong bài toán (Phần này rất quan trọng , học sinh có hiểu được bản chất mới có thể làm được)

-Dùng các phép biến đổi để chuyển về bài toán cơ bản

+ Phần 1: Khi cho ½ hỗn hợp X phản ứng với H2SO4 đặc nóng,dưcho ½ hỗn hợp (Al,Fe2O3,Cr2O3) ban đầu phản ứng Vậy nên ta luôn có

nAl= 2.nSO2 = 0,06 mol

3