Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8

Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Phát triển khả năng tư duy giải bài tập hóa học lớp 8

A ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Lý do chọn đề tài

Việc nâng cao chất lượng dạy học ở tất cả các bộ môn là nhiệm vụ trọng tâm, thường xuyên và liên tục trong nhà trường phổ thông trong đó có bộ môn Hóa học Đây là một bộ môn khoa học tự nhiên vô cùng mới mẻ đối với các em, đến chương trình lớp 8 các em mới được học Để HS nắm bắt được nội dung chương trình, rèn luyện được các kỹ năng cơ bản, các phương pháp suy luận, tổng hợp giải quyết vấn đề, từ đó phát triển trí thông minh, linh hoạt xử lí các vấn đề đặt ra, tạo cho các em tính cần cù, sáng tạo, yêu thích say mê nghiên cứu khoa học Để đạt được như vậy đòi hỏi GV phải có cách dạy và HS phải có cách học phù hợp Vì chính phương pháp dạy cũng như phương pháp học quyết định

chất lượng dạy học.

Trong dạy học không thể thiếu bài tập, giải bài tập Hóa học nhằm củng cố, hoàn thiện, khắc sâu kiến thức lý thuyết, rèn luyện kỹ năng tính toán và các thao tác tư duy và phát triển năng lực sáng tạo, vận dụng kiến thức đó vào sản xuất và đời sống Giải bài tập Hóa học là một hoạt động trí tuệ, phát triển trí thông minh, kết quả hoạt động này phụ thuộc vào năng lực tư duy và năng lực tổ chức hoạt động trí tuệ một cách khoa học, đòi hỏi HS phải tư duy cao Vì thế trong giảng dạy tôi luôn hướng dẫn các em biết suy luận, biết phân tích, biết tổng hợp, biết phân dạng, biết đưa bài tập phức tạp về dạng cơ bản để giải , biết vận dụng kiến thức toán học nào cho phù hợp, biết dựa theo quy luật giải để có kết quả chính xác nhất

Với xu thế hiện nay thì việc học sinh chỉ giải bài tập cơ bản là chưa đủ, học sinh phải làm quen dần với các bài tập biến dạng, nâng cao trong phạm vi có thể

để khi các em gặp các bài toán mới, bài toán biến dạng các em không khỏi lúng túng, mò mẫm khi giải và đây chính là bước tạo hành trang kiến thức giúp các

em tiến xa hơn trong học tập, các em phát triển khả năng tư duy 1 cách hoàn thiện hơn

Để giải một bài toán Hóa học có tính thuyết phục, chính xác thì các căn cứ

cơ sở lập luận là hết sức quan trọng có lúc dẫn đến sự thành công hay thất bại và đồng thời tạo cho các em có hứng thú hơn trong học tập đối với bộ môn hóa học

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Học sinh lớp 9 vận dụng trực tiếp trong học tập, bồi dưỡng bộ môn Hóa

- Kinh nghiệm này viết theo hướng mở đang nghiên cứu trong phạm vi còn

hẹp

3 Mục đích và nhiệm vụ:

- Nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học hóa học

- Tìm ra cơ sở lý luận và phương pháp chính xác khi giải 1 số bài tập biến dạng nhằm phát huy tính tích cực và tạo hứng thú cho HS đặc biệt trong giải toán hóa, phát huy trí thông minh, khả năng tư duy cao cho HS

- Giúp học sinh nắm chắc được phương pháp làm một số dạng bài tập biến dạng và đưa về dạng cơ bản để giải

- Tìm hiểu thực trạng về việc giải bài tập hóa học của học sinh đặc biệt trong đội tuyển học sinh giỏi lớp 9

- Rút ra bài học kinh nghiệm để phát triển thành diện rộng đặc biệt là trong công tác dạy đại trà và BDHSG

4 Phương pháp nghiên cứu:

- Phân tích, tổng hợp, điều tra cơ bản, quan sát , so sánh, thực nghiệm

- Nghiên cứu kĩ SGK lớp 9 và sách nâng cao

- Tham khảo, học hỏi kinh nghiệm của đồng nghiệp

- Áp dụng vào thực tiễn giảng dạy và ôn thi HSG hóa 9

B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

1 Cơ sở lí luận

Bên cạnh việc giảng dạy lý thuyết theo chương trình sách giáo khoa đã qui định, giáo viên phải rèn luyện cho học sinh kĩ năng giải bài tập cơ bản và biến dạng để củng cố, khắc sâu kiến thức.Việc lựa chọn bài tập sao cho phù hợp với nội dung bài học, phù hợp với nội dung từng chương, phù hợp với trình độ học sinh là rất quan trọng

Muốn giải một bài toán hóa học chính xác và có tính thuyết phục, thì nhất thiết học sinh phải hiểu sâu sắc nội dung và đặc điểm của bài toán đó, học sinh phải biết nhận dạng bài tập, nắm vững các mối liên hệ giữa các lượng chất, viết đúng phương trình Từ đó học sinh xây dựng sơ đồ tư duy để lựa chọn phương pháp giải phù hợp nhất, nhanh nhất

Để giải một bài tập theo phương pháp khối lượng không phải bao giờ cũng chỉ dừng lại ở dạng cơ bản mà nó còn đi sâu vào các trường hợp biến dạng đòi hỏi học sinh phải có tư duy để giải Đối với những kiểu bài tập này Giáo viên có thể đưa vào chương trình học chính khóa hoặc bồi dưỡng học sinh giỏi hoặc có thể hướng dẫn mở rộng thêm cho học sinh trong các giờ luyện tập nếu

có thời gian

Bài tập lập CTHH hữu cơ là dạng bài tập cốt lõi của phần hóa hữu cơ lớp

9, việc xác định công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ là một yêu cầu cần thiết

để giải quyết những yêu cầu khác Trong chương trình đã yêu cầu HS giải bài tập dạng cơ bản Tuy nhiên với bài tập như thế chưa đủ với tất cả đối tượng HS, những HS khá giỏi các em cần được trang bị dạng bài tập cao hơn nữa

2 Thực trạng

Trong thực tế hiện nay cho thấy chất lượng môn hóa học trong nhà trường bậc THCS nói chung chưa cao đặc biệt với các trường ở vùng nông thôn như trường chúng tôi Qua nhiều năm công tác, qua sự tiếp xúc với bạn bè đồng nghiệp và học sinh nhiều nơi, tôi nhận thấy rằng học sinh rất sợ học môn này, có nhiều em

đã bị hỏng kiến thức nên các em mất phương hướng xác định học tập, các em giải toán hóa một cách rất mò mẩm, sai lầm dẫn đến kết quả sai một cách rất

đáng tiếc hoặc không chặt chẽ, thiếu lôgic, chính xác, các em quen dần với việc giải các bài tập cơ bản SGK còn nếu gặp bài toán biến dạng là học sinh cảm thấy mới và khó và không muốn giải hoặc các em không giải được Để kiểm chứng cho vấn đề này, tôi tiến hành kiểm tra với HS lớp 9, tôi thu được kết quả như sau:

Xuất phát từ thực tế đó, qua nhiều năm giảng dạy tôi luôn nghĩ làm thế nào

để học sinh hiểu bài, biết vận dụng và có thể vận dụng thành thạo để có kết quả cao hơn trong các bài kiểm tra, bài thi, thi học sinh giỏi… Vì thế tôi mạnh dạn

đưa ra và chọn đề tài: "Rèn kỷ năng giải bài tập biến dạng lập công thức hóa học hữu cơ cho học sinh lớp 9", nhằm rèn luyện trí thông minh và khả năng tư duy cho mọi các đối tượng học sinh trong lớp đặc biệt học sinh khá, giỏi

3 Nội dung thực hiện

Trong phạm vi đề tài này tôi xây dựng 7 dạng bài tập biến dạng Mỗi dạng

có nguyên tắc áp dụng và các ví dụ minh họa Các dạng bài tập tôi xây dựng như sau:

- Dạng 1 Đề không cho biết lượng chất hữu cơ A mà chỉ cho biết lượng

O2 cần dùng để đốt cháy hoàn toàn A, biết lượng sản phẩm Lập CTHH

- Dạng 2: Đốt cháy HCHC A thu được sản phẩm là Na2CO3, CO2 và H2O

- Dạng 3: Đề không cho MA Yêu cầu xác định CTPT hợp chất hữu cơ A bằng cách biện luận dựa vào công thức thực nghiêm( CTTN) của A

- Dạng 4: Oxi hóa hoàn toàn HCHC A bằng CuO, sau đó khối lượng CuO

giảm a(mg) Đề không cho MA, yêu cầu xác định CTPT hợp chất hữu cơ A bằng cách biện luận dựa vào công thức thực nghiêm( CTTN) của A

- Dạng 5:

Trường hợp 1: Bài toán không cho trực tiếp lượng CO2 và H2O mà cho các giả thiết như sau: Đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ rồi dẫn sản phẩm cháy lần lượt qua bình một đựng H2SO4 đặc (hoặc P2O5, hoặc CaCl2 khan), cho tiếp sản phẩm còn lại qua bình 2 đựng dung dịch Ca(OH)2 (hoặc Ba(OH)2, NaOH, KOH)

Trường hợp 2: Đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ rồi dẫn toàn bộ sản

phẩm cháy qua bình đựng dung dịch Ba(OH)2 dư hoặc Ca(OH)2 dư Sau thí nghiệm đề cho khối lượng của bình tăng và khối lượng kết tủa trong bình

Trường hợp 3: Đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ rồi dẫn toàn bộ sản

phẩm cháy qua bình đựng dung dịch Ba(OH)2 dư hoặc Ca(OH)2 dư Sau thí nghiệm thì dung dịch thu được có thể tăng lên hay giảm xuống so với khối lượng ban đầu

- Dạng 6: Bài toán không cho biết khối lượng sản phẩm cháy CO2, H2O cụ thể, riêng biệt sinh ra khi đốt cháy hợp chất hữu cơ mà cho lượng hỗn hợp các sản phẩm này và tỉ lệ về khối lượng hay thể tích của chúng

- Dạng 7: Đề cho lượng CO2, H2Odưới dạng các chữ cùng mối liên hệ giữa chúng Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ

3.1 Bài toán biến dạng 1 Đề không cho biết lượng chất hữu cơ A mà lại cho biết lượng O2 cần dùng để đốt cháy hoàn toàn A và lượng sản phẩm

1 Phương pháp giải

Đối với dạng bài tập này ta sẽ giải quyết như sau:

Dựa vào phương trình: A + O2  to CO2 + H2O

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

mA + m O2 = m CO2 + m H O

2 + m N2

-> mA = m CO2 + m H O

2 + m N2 - m O2

Hoặc có thể dựa vào định luật bảo toàn khối lượng cho nguyên tố ôxi

mO(A) + mO cháy = ( )

2

CO O

m + ( )

2O H O

m

-> mO(A) = m O(CO2) + m O(H2O) - mO cháy

Muốn tính được khối lượng oxi trong CO2 và H2O ta phải phân tích quá trình cháy

C + O2  CO2

4H + O2  2H2O

Dựa vào CO2 và H2O ta tính được oxi trong CO2 và trong H2O

=> mA = mC + mH + mO

Sau đó đưa bài toán về dạng cơ bản để giải

2.Bài tập vận dụng:

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ A cần dùng 6,72 lít O2

(đktc) Sau khi phản ứng kết thúc thu được 13,2g CO2 và 5,4g H2O Xác định công thức phân tử của A biết dA/He = 15

Giáo viên hướng dẫn học sinh các bước xử lý giả thiết đề cho:

2

O

n = 22V O,24

= 226,72,4 = 0,3 (mol)

2

O

m = n O2 M O2 = 0,3.32 = 9,6 (g)

Dựa vào dịnh luật bảo toàn khối lượng ta có:

mA = m CO2 + m H O

2 - m O2 = 13,2 + 5,4 – 9,6 = 9 (g) -> Bài toán đã được đưa về dạng cơ bản, giáo viên cho học sinh tự giải tiếp

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn m gam chất hữu cơ A cần dùng 11,2 gam

oxi và thu được 8,8 gam CO2 và 5,4 gam H2O.Xác định công thức phân tử của A biết 25g < MA < 35g

Vì đề bài chưa cho biết khối lượng của chất hữu cơ A, nên trước

tiên phải tìm khối lượng của hợp chất hữu cơ A, sau đó giải theo 5 bước

đã nêu ở trên

Cách tìm khối lượng chất hữu cơ A như sau :

Sơ đồ phản ứng cháy của A

A + O2  t0 CO2  + H2O Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có

A O CO H O

A CO H O O

 8,8 5,4 11,2  

Giáo viên hướng dẫn khi tìm công thức nghiệm

Ở bài tập này khối lượng mol là một bất đẳng thức ( 25 < MA < 35) vì thế

việc tìm công thức thực nghiệm có khác so với các bài tập đã nêu ở trên

Cách tìm công thức thực nghiệm như sau :

Công thức phân tử của A có dạng (CH3)n ( n là số nguyên dương)

Vì: 25 < MA < 35 Nên 25 < (CH ) < 35

Hay: 25 < 15n < 35

25 n 35

1,67 n 2,33

n 2

 Công thức phân tử của A là: C2H6

3.2 Bài toán biến dạng 2: Đốt cháy HCHC A thu được sản phẩm là

Na2CO3, CO2 và H2O

1 Phương pháp giải:

HCHC gồm C,H,O và Na

lúc đó mC = 12.nNa2 CO3+ 12.nCO2

2 Bài tập vận dụng

Đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ X thu được 24,64 lít CO2(đktc), 9 gam H2O và 10,6 gam Na2CO3 Xác định công thức phân tử của X Biết X chỉ chứa một nguyên tử oxi trong phân tử

Hướng dẫn giải:

Đặt công thức X có dạng tổng quát CxHyONaz

mC = 12.nNa 2 CO3+ 12.nCO 2= 12 106

6 , 10 + 12 22 , 4

64 , 24

= 14,4 gam

 nC = 1,2 mol

mH = 2 189 = 1 gam  nH = 1 mol

nNa = 0,1.2 = 0,2 mol

Ta có tỷ lệ:

x : y : z : nC : nH : nNa = 1,2 : 1: 0,2 = 6: 5: 1

C.T.Đ.G.N của A là C6H5ONa => CTTN của A: (C6H5ON)n

=> C6nH5nOnNan, Vì trong phân tử chỉ có một nguyên tử oxi => n = 1 Vậy công thức phân tử của A: C6H5Na

3.3 Bài toán biến dạng 3: Đề không cho MA Yêu cầu xác định CTPT hợp chất hữu cơ A bằng cách biện luận dựa vào công thức thực nghiêm( CTTN) của A

1 Phương pháp giải:

B1: Đặt công thức A có dạng tổng quát CxHyOzNt.

Sau đódựa vào dự kiện bài toán thiết lập

x : y : z : t =

12

C

m

:

1

H

m

:

16

O

m

:

14

N

m

=> Công thức phân tử đơn giản và CTTN của A

B2: Biện luận từ CTTN => CTPT đúng của A

2 Bài tập vận dụng: Đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ A gồm(C,H,N)

Sau khi phản ứng kết thúc thu được 2,24 l CO2(đktc), 1,12 (lít)N2 và 0,25 mol

H2O Xác định công thức phân tử của A Biết các thể tích đo cùng điều kiện

Hướng dẫn giải:

Giáo viên hướng dẫn học sinh các bước xử lý giả thiết đề cho:

-> Bài toán đã được đưa về dạng cơ bản, giáo viên cho học sinh tự giải tiếp

mC (trong A) = mC (trong CO2) = 12 222,24,4 = 1,2 g  nC = 112,2= 0,1 mol

mH (trong A) = mH (trong H2O) = 2.0,25 = 0,5g  nH = 01,5= 0,5 mol

mN(trong A) = 28.nN2= 28.221,12,4 = 1,4 g  nN = 114,4= 0,1 mol

Đặt công thức A là CxHyNz ta có tỷ lệ

x : y : z = 0,1 : 0,5 : 0,1 = 1: 5: 1

C.T.Đ.G.N của A là CH5N => CTTN của A: (CH5N)n

=> CnH5nNn, Điều kiện thõa mãn: 5n 2n+2 +n

=> n  1 , vì n nguyên > 0 buộc n =1

Vậy công thức phân tử của A: CH5N

3.4 Bài toán biến dạng 4: Oxi hóa hoàn toàn HCHC A bằng CuO, sau

đó khối lượng CuO giảm a(mg) Đề không cho MA, yêu cầu xác định CTPT hợp chất hữu cơ A bằng cách biện luận dựa vào công thức thực nghiêm( CTTN) của A

1 Phương pháp giải: Phát hiện vấn đề là: mO2= mCuO = a g

2 Bài tập vận dụng: Oxi hóa hoàn toàn 4,6 gam hợp chát hữu cơ A

bằng CuO đun nóng Sau khi phản ứng kết thúc thu được 4,48 lít CO2(đktc) và

H2O đồng thời nhạn thấy khối lượng oxit ban đầu giảm bớt 9,6 g Xác định công thức phân tử của A

Phát hiện vấn đề là: mO2= mCuO = 9,6 g

Hướng dẫn giải.

mC (trong A) = mC (trong CO2) = 12 224,48,4 = 2,4 g  nC =

12

4 , 2

= 0,2 mol

mO2= mCuO = 9,6 g

Sơ đồ phản ứng: A + O2  CO2 + H2O

Dựa vào phương trình

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

mA + m O2 = m CO2 + m H O

2

hay mH 2 0 = (mA + mO 2 ) – mCO 2 =(4,6 + 9,6) – 0,2 44 = 5,4 gam

mH (trong A) = mH (trong H2O) = 2.518,4 = 0,6 gam

Tổng mC + mH = 2,4 + 0,6 = 3 gam< mA đem đốt

Vậy A chứa cả oxi, mO = 4,6 – 3 = 1,6 gam

Đặt công thức A là CxHyOz ta có tỷ lệ

x : y : z = 212,4 : 01,6 : 116,6 = 2: 6: 1

C.T.Đ.G.N của A C2H6O => CTTN của A: (C2H6O)n

=> C2nH6nOn, Điều kiện thõa mãn: 6n 2n+2 +n

=> n  1 , vì n nguyên > 0 buộc n =1

Vậy công thức phân tử của A: C2H6O

3.5 Bài toán biến dạng 5:

Trường hợp 1: Bài toán không cho trực tiếp lượng CO2 và H2O mà cho các giả thiết như sau: Đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ rồi dẫn sản phẩm cháy lần lượt qua bình một đựng H2SO4 đặc (hoặc P2O5, hoặc CaCl2 khan), cho tiếp sản phẩm còn lại qua bình 2 đựng dung dịch Ca(OH)2 (hoặc Ba(OH)2, NaOH, KOH)

Sau đó cho khối lượng bình 1 tăng, khối lượng bình 2 tăng

1 Phương pháp giải:

Ta có thể suy ra m H O

2 = m bình 1 tăng;

2

CO

m = m bình 2 tăng, sau đó đưa bài toàn về dạng cơ bản để giải

2 Bài tập vận dụng:

Đốt cháy hoàn toàn 0,46g hợp chất hữu cơ A thu toàn bộ sản phẩm cháy qua bình 1 đựng P2O5, bình 2 đựng KOH thấy khối lượng bình 1 tăng 0,54 g và

bình 2 tăng 0,88g Biết tỉ khối của khí A so với không khí bằng 1,58 Xác định công thức phân tử của A

Hướng giải quyết bài toán này nằm trong giả thiết 1

O

H

m

2 = m bình P2 O5 tăng = 0,54 (g)

2

CO

m = m bình KOH tăng = 0,88 (g)

MA = 1,58 29 = 46 (g)

Bài toán được đưa vào dạng cơ bản

Trường hợp 2: Đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ rồi dẫn toàn bộ sản

phẩm cháy qua bình đựng dung dịch Ba(OH)2 dư hoặc Ca(OH)2 dư Sau thí nghiệm đề cho khối lượng của bình tăng và khối lượng kết tủa trong bình

1 Phương pháp giải: Khi dẫn sản phẩm cháy vào bình thì cả CO2 và H2O

bị giữ lại trong bình Do đó:

2

CO

2 = m bình tăng (*)

Và CO2 tạo kết tủa với Ba(OH)2 hoặc Ca(OH)2

Từ khối lượng kết tủa -> Số mol kết tủa => dựa vào phương trình suy ra

số mol CO2 => Khối lượng CO2

Thay vào * suy ra m H O

2 = mbình tăng - mCO2

Sau đó đưa bài toán về dạng cơ bản để giải

2 Bài tập vận dụng:

Bài 1 Đốt cháy hoàn toàn 10,4g chất hữu cơ A rồi cho sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình chứa dung dịch Ca(OH)2 dư thấy khối lượng của bình tăng 16,8 (g) đồng thời trong bình có xuất hiện 30 gam kết tủa

Biết khối lượng của 0,05 mol A là 5,2g Xác định công thức phân tử của A

Đối với bài tập này nằm ở giả thiết thứ 2 Giáo viên hướng dẫn học sinh giải quyết trường hợp biến dạng này để đưa vào dạng cơ bản

2

CO

2 = m bình Ca(OH) 2 tăng = 16,8 (g)

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O

2

CO

n = m CaCO3 = 10030 = 0,3 (mol)